[發明專利]正壓力顆粒擁塞的變剛度穿戴系統

有效

• 申請號: 202110377990.0
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113084781B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 夏海生;劉天鑫;李智軍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種正壓力顆粒擁塞的變剛度穿戴系統，包括變剛度模塊、控制模塊、驅動模塊以及結構件，所述變剛度模塊穿戴在人體上，包括剛性狀態和柔性狀態，所述控制模塊輸出控制命令；所述驅動模塊執行控制命令并能夠驅使所述變剛度模塊在剛性狀態和柔性狀態之間切換，所述控制模塊、驅動模塊、變剛度模塊通過所述結構件穿戴在人體上。本發明采用全新的顆粒擁塞變剛度穿戴式系統設計，利用顆粒受壓后相互擠壓不能相互移動形成剛度增加解除擠壓后恢復柔性的特性，通過控制柔性囊體內的壓力輕松實現對人體不同關節的助力，具有低成本、操作方便、持久性好的優點。

技術領域

本發明涉及工作輔助設備技術領域，具體地，涉及一種正壓力顆粒擁塞的變剛度穿戴系統。

背景技術

在人們進行一些特殊工作，如對頭頂上方工位進行操作，或人體處于仰臥姿勢進行一些工作，肢體長時間保持一個姿勢，人很容易產生疲勞，需要中斷休息，且工作容易出錯。此時支撐關節進行助力可以減小人體工作時的能量消耗，延長工作時間，減少疲勞從而降低出錯率。

現有工作姿勢助力方面的產品極為有限。一些剛性固定式的支具可用于該領域，但其不可變形狀限制了人體正常活動，且剛性支架增加了人機交互的危險性及不舒適度。外骨骼機器人能夠勝任該工作，但結構復雜且成本高，造成資源浪費。變剛度設備可用于所述工作領域，但現有變剛度設備都采用負壓力抽真空擠壓的方式增大剛度，壓力變化最多一個大氣壓，剛度變化范圍很有限，能提供的助力較小。因此，一款成本低廉且有效的變剛度關節助力設備將對需要長時間保持特殊工作姿勢的工作人員提供極大的幫助。

專利文獻CN111660284A公開了一種具有輔助支撐功能的可穿戴協作機器人，包括：兩臺多自由度輔助操作機械臂、可穿戴背板、兩臺三自由度輔助支撐腿、驅動與傳動模塊、傳感模塊、控制模塊、電源模塊；所述多自由度輔助操作機械臂包括：機械臂本體和末端執行裝置；所述三自由度輔助支撐腿包括：短連桿、長連桿、伸縮桿、末端支撐裝置，伸縮桿通過軸向伸縮改變支撐腿長度，髖部關節用于改變支撐腿前后及左右擺角；所述可穿戴背板包括：雙臂基座、支撐腿基座、電源基座、控制卡槽以及與人體連接的綁帶?？刂颇K與傳感模塊、驅動和傳動模塊連接，控制雙臂和支撐腿的運動，但該設計質量較大且成本較高。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種正壓力顆粒擁塞的變剛度穿戴系統。

根據本發明提供的一種正壓力顆粒擁塞的變剛度穿戴系統，包括：

變剛度模塊，穿戴在人體上，包括剛性狀態和柔性狀態；

控制模塊，輸出控制命令；

驅動模塊，執行控制命令并能夠驅使所述變剛度模塊在剛性狀態和柔性狀態之間切換；

結構件，所述控制模塊、驅動模塊、變剛度模塊通過所述結構件穿戴在人體上。

優選地，所述變剛度模塊包括第一端蓋、顆粒、柔性囊體、第二端蓋、導氣管以及柔性外殼；

所述柔性外殼的內部設置有第一容納空間，所述柔性囊體安裝在所述第一容納空間中，所述柔性外殼和柔性囊體之間形成第二容納空間，所述顆粒填充在所述第二容納空間中；

所述第一端蓋安裝在所述柔性外殼的一端，所述第二端蓋安裝在所述柔性外殼的另一端，所述導氣管的一端連接所述柔性囊體，所述導氣管的另一端穿過所述第二端蓋并延伸到所述柔性外殼的外部連接所述驅動模塊。

優選地，所述驅動模塊包括電源以及驅動器，所述驅動器與所述電源電連接。

優選地，所述驅動器采用馬達氣泵。

優選地，所述控制模塊包括按鍵、電磁閥以及微處理器；

所述微處理器分別與所述按鍵、電磁閥、驅動模塊信號連接。