一种外骨骼设备

1.本技术涉及机械助力装置领域，尤其涉及一种外骨骼设备。


背景技术：

2.国外早期在此领域进行了探索研究，但是仅仅局限于大型机械装置，将机械助力装置安装在人体的背上，通过力的传导输入大地，通过此原理将力的受力点下移，用人体更大的受力面积去承受。
3.在实现现有技术的过程中，发明人发现：
4.人体助力仅仅是需要一种设备辅助穿戴者穿戴部位完成穿戴者期望完成的动作。因此，发明人提出将大型的助力骨骼进行缩小简化的一种外骨骼设备。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种将大型的助力骨骼进行缩小简化的技术方案，用以实现辅助穿戴者完成期望完成的动作。
6.本技术提供一种外骨骼设备，其特征在于，包括：
7.触发装置，用于接收穿戴者在穿戴部位施加的第一作用力；
8.动力装置，根据所述第一作用力，产生第二作用力；
9.机械装置，可被动力装置产生的第二作用力驱动，完成穿戴者期望完成的动作。
10.进一步的，所述触发装置包括压力传感器；
11.所述压力传感器接收作用于触发装置的所述第一作用力。
12.进一步的，所述动力装置包括舵机；
13.根据所述第一作用力，所述舵机产生所述第二作用力。
14.进一步的，所述机械装置包括摆动部件和支撑部件；
15.所述支撑部件和所述摆动部件连接；
16.所述摆动部件和支撑部件被所述动力装置提供的第二作用力驱动；
17.所述摆动部件和支撑部件联动。
18.进一步的，所述触发装置设置于摆动部件内部、对应穿戴部位的位置。
19.进一步的，所述摆动部件和支撑部件连接处留有空隙；
20.所述空隙的位置、宽度及长度至少使所述穿戴部位关节不被所述机械装置覆盖。
21.进一步的，所述摆动部件和支撑部件连接处设置有角度锁；
22.所述角度锁包括第一部件和第二部件；
23.所述第一部件和所述摆动部件配接，所述第二部件和所述支撑部件配接；
24.所述第一部件和所述第二部件通过转轴连接；
25.所述角度锁在角度预设范围内可以自由旋转，当超出预设范围时会被锁死。
26.进一步的，所述摆动部件和支撑部件内部至少其中之一填充有海绵。
27.进一步的，所述摆动部件和支撑部件材料至少其中之一由钛合金材料制成。
28.进一步的，所述机械装置包括灵敏度调节器；
29.所述灵敏度调节器设置于所述机械装置，用于调节触发装置、动力装置及机械装置至少其中之一的灵敏度。
30.本技术提供的实施例至少具有以下有益效果：
31.所述触发装置感知人员运动趋势，动力装置带动机械装置进行运动，最终达到辅助穿戴者完成期望完成动作的目的。
附图说明
32.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
33.图1为本技术实施例提供的外骨骼设备整体结构示意图。
34.11
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摆动部件
35.12
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支撑部件
具体实施方式
36.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.请参照图1，为本技术实施例提供的一种外骨骼设备，包括：
38.触发装置，用于接收穿戴者在穿戴部位施加的第一作用力；
39.动力装置，根据所述第一作用力，产生第二作用力；
40.机械装置，可被动力装置产生的第二作用力驱动，完成穿戴者期望完成的动作。
41.触发装置，用于接收穿戴者在穿戴部位施加的第一作用力。具体的，例如穿戴者手臂穿戴外骨骼设备，手臂做弯曲伸展运动触碰触发装置，从而触发装置相应的感知人员运动趋势即向下放或是向上抬。手臂在穿戴位置和触发装置接触，手臂对触发装置施加有一个作用力，此作用力称为第一作用力，触发装置接收第一作用力。在具体的实现形态中，所有具有这个功能的开关或者连接器等都是这里的触发装置。具体的，例如触发装置可以是压力开关，当穿戴者手臂穿戴外骨骼设备搬运重物，穿戴者抓取重物往上抬起时，前臂弯曲往上抬，前臂会往上压外骨骼设备，从而触碰外骨骼设备的压力开关，使压力开关按钮被按下。显而易见的是，此处的压力开关按钮被按下相当于是触发装置接收第一作用力。
42.动力装置，根据所述第一作用力，产生第二作用力。触发装置接收到外界的第一作用力之后，会通过信号传递给动力装置，动力装置根据触发装置传送的施力信号，判断产生相应的一个作用力，此作用力称为第二作用力。在具体的实现形态中，所有能够产生原动力的设备或者装置都是这里的动力装置。具体的，例如穿戴者手臂完成上提重物动作时，前臂总共需要100牛的作用力，前臂往上提重物弯曲时，对触发装置施加一个1牛的作用力，触发装置根据受到的1牛的作用力产生一个受力信号，动力装置根据触发装置的受力信号产生一个50牛的驱动力，这个驱动力用于辅助手臂完成上提重物动作，此处前臂可以减少50牛的作用力，达到辅助穿戴者完成提重物的作用。这是一种根据第一作用力产生第二作用力
的方式。还有一种方式，触发装置根据受到的1牛的作用力产生一个受力信号，动力装置根据触发装置的受力信号产生第二作用力，这个第二作用力是预设大小的一个力乘以一定的比例系数，比如说2倍或者3倍。增加这个预设大小的一个力的若干倍，然后第一作用力加第二作用力等于完成的那个作用力。
43.机械装置，可被动力装置产生的第二作用力驱动，完成穿戴者期望完成的动作。动力装置产生的第二作用力有一个驱动作用，机械装置在第二作用力的驱动下进行相应的运动，运动趋势符合穿戴者期望运动的方向、角度及力度大小等。在具体的实现形态中，机械装置固定在穿戴者穿戴部位，穿戴者对机械装置有一个作用力。机械装置上面可以设置减速机构，当动力装置作用力过大时，减速机构可以对机械装置的运动速度进行减缓达到减速的作用。
44.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述触发装置包括压力传感器；
45.所述压力传感器接收作用于触发装置的所述第一作用力。
46.所述第一作用力对压力传感器产生一个压力信号。压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件或装置。具体的，当穿戴者手臂穿戴外骨骼设备搬运重物，穿戴者抓取重物往上抬起时，前臂弯曲往上抬，前臂会往上压外骨骼设备，从而对压力传感器产生一个压力。显而易见的是，此处的压力传感器受到的压力相当于是触发装置接收的第一作用力。
47.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述动力装置包括舵机，根据所述第一作用力，所述舵机产生所述第二作用力。
48.舵机是一种位置或者角度伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。具体的，触发装置接收到第一作用力时，触发装置产生一个受力信号，受力信号传递给动力装置，动力装置根据受力信号控制舵机转动，舵机转动产生第二作用力。舵机包括有电机，电机提供驱动力。显而易见的是，这里电机提供的驱动力就是所述第二作用力。
49.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述机械装置包括摆动部件11和支撑部件12；
50.所述支撑部件12和所述摆动部件11连接；
51.所述摆动部件11和支撑部件12被所述动力装置提供的第二作用力驱动；
52.所述摆动部件11和支撑部件12连动。
53.支撑部件12和摆动部件11连接，所有的能使支撑部件12和摆动部件11相对运动的连接方式都是此处所说的连接。具体的，比如轴连接。当第二作用力作用于所述支撑部件12时，所述支撑部件12通过轴连接能够带动摆动部件11做相应运动。这是一种摆动部件11和支撑部件12被所述动力装置提供的第二作用力驱动的方式。另一种方式是，第二作用力作用于摆动部件11时，所述摆动部件11通过轴连接能够在支撑部件12的支撑下使摆动部件11自身运动。还有一种方式是，第二作用力同时作用于支撑部件12和摆动部件11，支撑部件12通过轴连接和摆动部件11相互配合使摆动部件11做相应运动。
54.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述触发装置设置于摆动部件11内部、对应穿戴部位的位置。
55.触发装置设置于摆动部件11内部、对应穿戴部位的位置，摆动部件11对应穿戴者
穿戴部位最先运动部位，触发装置设置在此处，能在第一时间感应穿戴者穿戴部位的运动趋势，能够提高整个外骨骼设备的反应灵敏度。
56.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述摆动部件11和支撑部件12连接处留有空隙；
57.所述空隙的位置、宽度及长度至少使所述穿戴部位关节不被所述机械装置覆盖。
58.摆动部件11和支撑部件12连接处留有空隙，摆动部件11和支撑部件12连接处位于穿戴者穿戴部位关节处，此处机械部分留有足够的空隙，可以优化穿戴者的穿戴体验。
59.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述摆动部件11和支撑部件12连接处设置有角度锁；
60.所述角度锁包括第一部件和第二部件；
61.所述第一部件和所述摆动部件11配接，所述第二部件和所述支撑部件12配接；
62.所述第一部件和所述第二部件通过转轴连接；
63.所述角度锁在角度预设范围内可以自由旋转，当超出预设范围时会被锁死。
64.为了保证外骨骼设备在穿戴者穿着后，防止出现舵机异常角度的运动，在轴承处设置角度锁，在一定角度范围内可以自行运动，一旦超过预设范围，角度锁就会锁死，电机停止转动，从而增强了外骨骼设备的使用可靠性，对穿戴者起到了很好的保护作用。
65.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述摆动部件11和支撑部件12内部至少其中之一填充有海绵。
66.为了满足穿戴者的穿戴舒适度，不至于穿戴部位在使用时被金属挤压出现伤口，可以将海绵填充到摆动部件11和支撑部件12。同时，填充海绵也增大了外骨骼设备与穿戴者穿戴部位之间的摩擦力，增强了外骨骼设备的稳定性。可以理解的是，摆动部件11和支撑部件12可以部分填充海绵。
67.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述摆动部件11和支撑部件12材料至少其中之一由钛合金材料制成。
68.摆动部件11和支撑部件12采用钛合金材料，更加轻便。可以理解的是，摆动部件11和支撑部件12可以部分采用钛合金材料。钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点。
69.进一步的，在本技术提供的一种优选的实施例中，所述机械装置包括灵敏度调节器；
70.所述灵敏度调节器设置于所述机械装置，用于调节触发装置、动力装置及机械装置至少其中之一的灵敏度。
71.灵敏度调节器可以调节外骨骼设备的活动灵敏度。灵敏度设置应该适中，根据实际使用环境设置相适应的灵敏度。可以理解的是，根据实际使用环境，触发装置、动力装置及机械装置的灵敏度可以分别设置，也可以一起设置。具体的，比如触发装置、动力装置及机械装置的灵敏度设置，在具体的使用环境中，对灵敏度要求可能并不一致，通过对触发装置的灵敏度设置，可以根据实际情况进行调整，适用性比较强。同时，由于灵敏度越高，对设备或者装置的要求也会越高，可以根据实际使用情况选择合适的灵敏度，这也能有效提高设备或者装置的性价比。
72.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的
包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
73.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。