[发明专利]可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块及包括其的可穿戴式肌肉力量辅助装置

说明书

本发明涉及一种可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块及包括其的可穿戴式肌肉力量辅助装置，所述可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块包括：基础部分，其固定地连接到穿戴者的身体；上臂部分，所述上臂部分构造成使得其第一端联接至所述基础部分以绕固定点可旋转，所述上臂部分联接至穿戴者的上臂以对穿戴者的上臂施加旋转扭矩；第一连杆，所述第一连杆构造为使得其第一端在作用点处可旋转地联接至所述基础部分；第二连杆，其在所述上臂部分延伸的平面上延伸，所述第二连杆在第一点处可旋转地联接至所述第一连杆的第二端；第三连杆，其在第二点处联接至所述第二连杆，以引导第二点的移动；以及弹性体，其通过变形产生弹性力。

技术领域

本发明涉及一种可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块以及包括该上臂模块的可穿戴式肌肉力量辅助装置，更具体而言，涉及一种通过补偿由于重力引起的负载来支撑穿戴者的上臂的上臂模块。

背景技术

可穿戴机器人是通过将机器人放在身体的特定部位上或者将机器人安装到特定部位来辅助身体运动的机器人，并且被设计用于医疗、军事或工业用途。特别地，在用于工作的可穿戴机器人的情况下，它们设计为通过减少施加给工人的负荷来防止受伤并且支撑肌肉力量。可穿戴机器人通常设计为模仿穿戴者的外骨骼，并且关节应当具有与身体实际运动相同的运动。

特别地，可穿戴式肌肉力量辅助装置包括构造为支撑承受工具重量的人的手动支撑机构。传统的手动支撑机构构造为通过使用结构元件、弹簧、缆线和滑轮的组合来在一系列位置下补偿重力。这些设备的构造可以在操作的有限的操作范围内提供重力补偿。

然而，传统的可穿戴式肌肉力量辅助装置的问题在于，通过组合凸轮和线材来形成扭矩轮廓(torque profile)，但是凸轮和线材的组合导致可组装性和可加工性变差，并且由于部件之间的摩擦和滑动会产生耐久性和噪声问题。

以上陈述仅仅旨在帮助理解本发明的背景技术，而不表示本发明落入本领域技术人员公知的现有技术的范围内。

发明内容

因此，本发明提出了一种可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块以及包括该上臂模块的可穿戴式肌肉力量辅助装置，其中，通过使用多个连杆来形成扭矩轮廓(torqueprofile)而不使用线材，从而改善了耐用性和可组装性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可穿戴式肌肉力量辅助装置的上臂模块，所述上臂模块包括：基础部分，其固定地连接到穿戴者的身体，所述基础部分定位成与穿戴者的上臂的上端部相对应；上臂部分，所述上臂部分构造成使得其第一端联接至所述基础部分以绕固定点可旋转，所述上臂部分延伸成与穿戴者的上臂相对应，所述上臂部分联接至穿戴者的上臂以对穿戴者的上臂施加旋转扭矩；第一连杆，所述第一连杆构造为使得其第一端在与固定点间隔开的作用点处可旋转地联接至所述基础部分；第二连杆，其在所述上臂部分延伸的平面上延伸，所述第二连杆在第一点处可旋转地联接至所述第一连杆的第二端；第三连杆，其在与所述第二连杆的第一点间隔开的第二点处联接至所述第二连杆，以引导第二点的移动；以及弹性体，所述弹性体构造为使得其第一端在所述上臂部分的延伸方向上在与所述上臂部分的第一端间隔开的位置处联接至所述上臂部分，所述弹性体的第二端在与所述第二连杆的第一点和第二点间隔开的第三点处联接至所述第二连杆，并且通过变形产生弹性力。

所述第三连杆可以构造成使得其第一端可旋转地联接至所述上臂部分，所述第三连杆的第二端在与所述第二连杆的第一点间隔开的第二点处可旋转地联接至所述第二连杆。

所述上臂模块可以进一步包括第四连杆，所述第四连杆构造成使得其第一端可旋转地联接至所述上臂部分，所述第四连杆的第二端在与所述第一连杆的第一端间隔开的位置处可旋转地联接至所述第一连杆。

所述第四连杆的第二端可以在所述第二连杆的第一点处同时联接到所述第一连杆和所述第二连杆。