[发明专利]拉索驱动机构及其轻便助力设备

说明书

本发明实施例公开了一种拉索驱动机构及其轻便助力设备。该拉索驱动机构包括拉索、拉索驱动动力装置、髋传动机构及膝传动机构。其中，髋上臂的上端与动力基座固联，髋上臂的下端与髋下臂的上端转动联接；髋滑轮可自由转动，设置在所述髋上臂或髋下臂上；大腿杆的上端与髋下臂的下端固联，膝转盘可自由转动，设置在所述大腿杆的下端；所述拉索从动力输出端引出，向所述髋滑轮和所述膝转盘传递动力，以使所述髋滑轮和所述膝转盘在所述拉索驱动动力装置的驱动下，分别沿不同的方向转动。该拉索驱动机构的髋部机构简洁，支持使用较大的滑轮和多条并行工作的拉索，从而可以传递较大的力矩，并使得拉索具备较长的寿命。

技术领域

本发明涉及可穿戴外骨骼技术领域，尤其涉及一种拉索驱动机构及其轻便助力设备。

背景技术

在日常的工作和生活中，常常遇到希望增强人体腿部力量的情况。为了满足人们的需求，可穿戴外骨骼或者类似的机器设备应运而生，例如一些带有动力的下肢助力外骨骼机器人。

现有技术中此类型的装置设备普遍存在比较笨重的问题(例如专利申请号200680006514.1和专利申请号200780027195.7等所揭露的助力设备)。过于笨重的装置会导致用户的穿戴体验不佳。

为了解决装置过于笨重的问题，现有技术中有一些专门针对膝关节等局部的关节位置进行助力的装置(例如专利号US9532894B2披露的膝关节助力的技术方案)。由于是对局部关节进行助力。因此，可以进行大幅度裁剪，从而极大的减轻了设备的重量，通过较为轻便的助力装置实现对穿戴者下肢的助力，有效的改善了用户的穿戴体验。

但是，由于结构被裁减，这类技术方案只能将动力装置等放置在膝关节处。动力装置包含的电机、减速机及相关传动机构等的重量会极大的增加穿戴者腿部重量和惯量，对穿戴者下肢运动会带来较大阻力和不便。而且，在髋关节没有助力的情况下，穿戴者在抬腿时或上楼时会感觉较为沉重，长时间穿戴时体验不佳。

为了避免动力装置所导致的问题，现有技术中还有一些将动力系统设置在穿戴者腰部的技术方案。但是这些技术方案中存在人体匹配性与动力传递的矛盾。另外，还有一些技术方案利用拉索套管联接背部动力系统和髋关节，用可以形变的拉索套管来适应人体髋部和腰部相对位置变动的同时传递动力，但是这样也会造成动力传递效率较低，拉索寿命的大幅下降，可靠性低等的问题。

一些技术方案也提出使用具有特殊结构的髋部机构，解决了拉索传动效率和寿命问题。但是这样的髋部机构设置有多个滑轮，较为复杂，且难以实现多个拉索并联传力。

发明内容

本发明实施例提出一种拉索驱动机构及其轻便助力设备，旨在解决现有助力设备所存在的一种或者多种问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提出一种拉索驱动机构。该拉索驱动机构包括：拉索、拉索驱动动力装置、髋传动机构及膝传动机构，所述拉索驱动动力装置包括：动力基座和动力输出端；其中，所述髋传动机构包括：髋上臂、髋下臂及髋滑轮，所述髋上臂的上端与所述动力基座固联，所述髋上臂的下端与所述髋下臂的上端转动联接；所述髋滑轮可自由转动，设置在所述髋上臂的下端或者所述髋下臂的上端；

所述膝传动机构包括：大腿杆及膝转盘，所述大腿杆的上端与所述髋下臂的下端固联，所述膝转盘可自由转动，设置在所述大腿杆的下端；

所述拉索从所述动力输出端引出，向所述髋滑轮和所述膝转盘传递动力，以使所述髋滑轮和所述膝转盘在所述拉索驱动动力装置的驱动下，分别输出对应的力矩。

本发明实施例第二方面提出了一种轻便助力设备。该轻便助力设备包括如上所述的拉索驱动机构、小腿杆、腰背机构、足踝机构以及人机联接系统；

其中，所述人机连接系统用于分别将所述腰背机构固定设置于穿戴者的腰背，将所述小腿杆固定设置于所述穿戴者的小腿以及将所述足踝机构固定设置于所述穿戴者的足部及踝部；