[发明专利]正压力颗粒拥塞的变刚度穿戴系统

说明书

本发明提供了一种正压力颗粒拥塞的变刚度穿戴系统，包括变刚度模块、控制模块、驱动模块以及结构件，所述变刚度模块穿戴在人体上，包括刚性状态和柔性状态，所述控制模块输出控制命令；所述驱动模块执行控制命令并能够驱使所述变刚度模块在刚性状态和柔性状态之间切换，所述控制模块、驱动模块、变刚度模块通过所述结构件穿戴在人体上。本发明采用全新的颗粒拥塞变刚度穿戴式系统设计，利用颗粒受压后相互挤压不能相互移动形成刚度增加解除挤压后恢复柔性的特性，通过控制柔性囊体内的压力轻松实现对人体不同关节的助力，具有低成本、操作方便、持久性好的优点。

技术领域

本发明涉及工作辅助设备技术领域，具体地，涉及一种正压力颗粒拥塞的变刚度穿戴系统。

背景技术

在人们进行一些特殊工作，如对头顶上方工位进行操作，或人体处于仰卧姿势进行一些工作，肢体长时间保持一个姿势，人很容易产生疲劳，需要中断休息，且工作容易出错。此时支撑关节进行助力可以减小人体工作时的能量消耗，延长工作时间，减少疲劳从而降低出错率。

现有工作姿势助力方面的产品极为有限。一些刚性固定式的支具可用于该领域，但其不可变形状限制了人体正常活动，且刚性支架增加了人机交互的危险性及不舒适度。外骨骼机器人能够胜任该工作，但结构复杂且成本高，造成资源浪费。变刚度设备可用于所述工作领域，但现有变刚度设备都采用负压力抽真空挤压的方式增大刚度，压力变化最多一个大气压，刚度变化范围很有限，能提供的助力较小。因此，一款成本低廉且有效的变刚度关节助力设备将对需要长时间保持特殊工作姿势的工作人员提供极大的帮助。

专利文献CN111660284A公开了一种具有辅助支撑功能的可穿戴协作机器人，包括：两台多自由度辅助操作机械臂、可穿戴背板、两台三自由度辅助支撑腿、驱动与传动模块、传感模块、控制模块、电源模块；所述多自由度辅助操作机械臂包括：机械臂本体和末端执行装置；所述三自由度辅助支撑腿包括：短连杆、长连杆、伸缩杆、末端支撑装置，伸缩杆通过轴向伸缩改变支撑腿长度，髋部关节用于改变支撑腿前后及左右摆角；所述可穿戴背板包括：双臂基座、支撑腿基座、电源基座、控制卡槽以及与人体连接的绑带。控制模块与传感模块、驱动和传动模块连接，控制双臂和支撑腿的运动，但该设计质量较大且成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种正压力颗粒拥塞的变刚度穿戴系统。

根据本发明提供的一种正压力颗粒拥塞的变刚度穿戴系统，包括：

变刚度模块，穿戴在人体上，包括刚性状态和柔性状态；

控制模块，输出控制命令；

驱动模块，执行控制命令并能够驱使所述变刚度模块在刚性状态和柔性状态之间切换；

结构件，所述控制模块、驱动模块、变刚度模块通过所述结构件穿戴在人体上。

优选地，所述变刚度模块包括第一端盖、颗粒、柔性囊体、第二端盖、导气管以及柔性外壳；

所述柔性外壳的内部设置有第一容纳空间，所述柔性囊体安装在所述第一容纳空间中，所述柔性外壳和柔性囊体之间形成第二容纳空间，所述颗粒填充在所述第二容纳空间中；

所述第一端盖安装在所述柔性外壳的一端，所述第二端盖安装在所述柔性外壳的另一端，所述导气管的一端连接所述柔性囊体，所述导气管的另一端穿过所述第二端盖并延伸到所述柔性外壳的外部连接所述驱动模块。

优选地，所述驱动模块包括电源以及驱动器，所述驱动器与所述电源电连接。

优选地，所述驱动器采用马达气泵。

优选地，所述控制模块包括按键、电磁阀以及微处理器；

所述微处理器分别与所述按键、电磁阀、驱动模块信号连接。