利索能及
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专利号: 2015107411752
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种人体关节运动辅助装置,包括拉索机械结构(10),其特征在于:还包括拉索动力部件(11),所述拉索机械结构(10)包括第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)、旋转轴(1003)、第一柔性拉索(1004)、第二柔性拉索(1005),所述第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)均套设在旋转轴(1003)上且能够绕旋转轴(1003)自由转动,所述旋转轴(1003)固定在左髋关节转轴(7)或右髋关节转轴(9)或左膝关节转轴(6)或右膝关节转轴(8)上且二者的轴心线重合,第一支撑架(1001)设置在旋转轴(1003)的下方,第一支撑架(1001)的左侧与右侧均设置有导向槽(1006),第二支撑架(1002)设置在旋转轴(1003)的上方,第二支撑架(1002)的左侧、右侧以及顶部均设置有导向槽(1006),所述第一柔性拉索(1004)的一端固定在第一支撑架(1001)的底部,另一端依次绕过第一支撑架(1001)右侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)右侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)顶部设置的导向槽(1006)后与拉索动力部件(11)相连,所述第二柔性拉索(1005)的一端固定在第一支撑架(1001)的底部,另一端依次绕过第一支撑架(1001)左侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)左侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)顶部设置的导向槽(1006)后与拉索动力部件(11)相连,所述拉索动力部件(11)用于分别拉伸第一柔性拉索(1004)与第二柔性拉索(1005)。

2.如权利要求1所述的人体关节运动辅助装置,其特征在于:所述第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)为三角形支架。

3.如权利要求2所述的人体关节运动辅助装置,其特征在于:所述第一支撑架(1001)与第二支撑架(1002)之间设置有双向复位扭簧(1007),所述双向复位扭簧(1007)的两个支臂分别固定在第一支撑架(1001)与第二支撑架(1002)上。

4.一种人体运动助力装置,包括左小腿耦合装置(1)、右小腿耦合装置(2)、左大腿耦合装置(3)、右大腿耦合装置(4)、髋部耦合装置(5),所述左小腿耦合装置(1)与左大腿耦合装置(3)通过左膝关节转轴(6)相连,所述左大腿耦合装置(3)与髋部耦合装置(5)左侧通过左髋关节转轴(7)相连,所述右小腿耦合装置(2)与右大腿耦合装置(4)通过右膝关节转轴(8)相连,所述右大腿耦合装置(4)与髋部耦合装置(5)右侧通过右髋关节转轴(9)相连,其特征在于:所述左膝关节转轴(6)、右膝关节转轴(8)上均安装有至少一个驱动其转动的拉索机械结构(10),还包括拉索动力部、拉索感知控制部件、人机接口系统、控制系统,拉索感知控制部件通过人机接口系统感知人体的运动状态和运动意图并将其发送给控制系统,控制系统将信息处理后发送指令给拉索动力部件(11),拉索动力部件(11)驱动拉索机械结构(10)使左膝关节转轴(6)或右膝关节转轴(8)转动,所述拉索机械结构(10)包括第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)、旋转轴(1003)、第一柔性拉索(1004)、第二柔性拉索(1005),所述第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)均套设在旋转轴(1003)上且能够绕旋转轴(1003)自由转动,所述旋转轴(1003)固定在左髋关节转轴(7)或右髋关节转轴(9)或左膝关节转轴(6)或右膝关节转轴(8)上且二者的轴心线重合,第一支撑架(1001)设置在旋转轴(1003)的下方,第一支架的左侧与右侧均设置有导向槽(1006),第二支撑架(1002)设置在旋转轴(1003)的上方,第二支撑架(1002)的左侧、右侧以及顶部均设置有导向槽(1006),所述第一柔性拉索(1004)的一端固定在第一支撑架(1001)的底部,另一端依次绕过第一支撑架(1001)右侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)右侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)顶部设置的导向槽(1006)后与拉索动力部件(11)相连,所述第二柔性拉索(1005)的一端固定在第一支撑架(1001)的底部,另一端依次绕过第一支撑架(1001)左侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)左侧设置的导向槽(1006)、第二支撑架(1002)顶部设置的导向槽(1006)后与拉索动力部件(11)相连,所述拉索动力部件(11)用于分别拉伸第一柔性拉索(1004)与第二柔性拉索(1005)。

5.如权利要求4所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述左髋关节转轴(7)、右髋关节转轴(9)上均安装有驱动其转动的拉索机械结构(10),拉索感知控制部件通过人机接口系统感知人体的运动状态和运动意图并将其发送给控制系统,控制系统将信息处理后发送指令给拉索动力部件(11),拉索动力部件(11)驱动拉索机械结构(10)使左髋关节转轴(7)或右髋关节转轴(9)转动。

6.如权利要求5所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述第一支撑架(1001)、第二支撑架(1002)为三角形支架。

7.如权利要求6所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述第一支撑架(1001)与第二支撑架(1002)之间设置有双向复位扭簧(1007),所述双向复位扭簧(1007)的两个支臂分别固定在第一支撑架(1001)与第二支撑架(1002)上。

8.如权利要求7所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述左小腿耦合装置(1)包括第一半圆形护板(101)以及第一C形环带(102),所述第一半圆形护板(101)与第一C形环带(102)围成一个圆形的空间,所述第一半圆形护板(101)的上端固定有第一支撑板(103),所述左大腿耦合装置(3)包括第二半圆形护板(301)以及第二C形环带(302),所述第二半圆形护板(301)与第二C形环带(302)围成一个圆形的空间,所述第二半圆形护板(301)的下端固定有第二支撑板(303),上端固定有第三支撑板(304),所述髋部耦合装置(5)包括腰带(501),第二支撑板(303)的下端与第一支撑板(103)的上端通过左膝关节转轴(6)相连,第三支撑板(304)的上端与腰带(501)的左侧通过左髋关节转轴(7)相连,所述右小腿耦合装置(2)包括第三半圆形护板(201)以及第三C形环带(202),所述第三半圆形护板(201)与第三C形环带(202)围成一个圆形的空间,所述第三半圆形护板(201)的上端固定有第四支撑板(203),所述右大腿耦合装置(4)包括第四半圆形护板(401)以及第四C形环带(402),所述第四半圆形护板(401)与第四C形环带(402)围成一个圆形的空间,所述第四半圆形护板(401)的下端固定有第五支撑板(403),上端固定有第六支撑板(404),第五支撑板(403)的下端与第四支撑板(203)的上端通过右膝关节转轴(8)相连,第六支撑板(404)的上端与腰带(501)的右侧通过右髋关节转轴(9)相连。

9.如权利要求8所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述人机接口系统包括信息感知设备、输入输出设备、信息传输网络、信息处理部件,所述信息感知设备包括压力传感器、惯性传感器、关节编码器、接触式应变片、光纤传感器、肌电传感器、脑电传感器、位移传感器,旋转编码器、压力开关、测距传感器,所述输入输出设备包括键盘、麦克风、耳机、表情识别系统、眼球跟踪系统。

10.如权利要求9所述的人体运动助力装置,其特征在于:所述控制系统针对人体运动状态,并根据运动动力学特征,将人体运动动作分解为关节在各自由度上的转动,并建立对应的关节角度、关节角速度、关节力矩在运动中随时间变化的规律数据库,作为反馈控制系统的期望输入信号,根据人机接口系统感知人体的运动状态或运动意图,选择数据库中的期望输入信号,通过设计的协同控制律驱动每个关节处的拉索机械结构(10)工作。