機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置，以豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能。機械外骨骼穿戴設(shè)備包括腳部穿戴機構(gòu)、腿部穿戴機構(gòu)和臀部支撐機構(gòu)，其中：腿部穿戴機構(gòu)包括：與腳部穿戴機構(gòu)鉸接的小腿支撐桿、與小腿支撐桿鉸接的大腿支撐桿，以及兩端分別與腳部穿戴機構(gòu)和大腿支撐桿鉸接的第一行程調(diào)節(jié)器，第一行程調(diào)節(jié)器能夠隨使用者腿部動作伸縮，并能夠被鎖定伸縮狀態(tài)；臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿連接。
【專利說明】
機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及可穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機械外骨骼，又名“外骨骼裝甲”或“外骨骼機甲”，其結(jié)構(gòu)類似昆蟲的外骨骼，能穿在人身上，給人們提供額外的動力和保護，增強人體機能。人們穿戴經(jīng)專門設(shè)計的機械外骨骼后，能夠跑得更快、跳得更高，或者攜帶更重的重物。
[0003]目前，機械外骨骼穿戴設(shè)備的功能還不夠強大，如何豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能，是目前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置，以豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能。
[0005]本發(fā)明實施例提供了一種機械外骨骼穿戴設(shè)備，包括腳部穿戴機構(gòu)、腿部穿戴機構(gòu)和臀部支撐機構(gòu)，其中:
[0006]腿部穿戴機構(gòu)包括:與腳部穿戴機構(gòu)鉸接的小腿支撐桿、與小腿支撐桿鉸接的大腿支撐桿，以及兩端分別與腳部穿戴機構(gòu)和大腿支撐桿鉸接的第一行程調(diào)節(jié)器，第一行程調(diào)節(jié)器能夠隨使用者腿部動作伸縮，并能夠被鎖定伸縮狀態(tài);臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿連接。
[0007]使用者穿戴本發(fā)明實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，不但可以行走、跑步，還可以通過鎖定第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮狀態(tài)使用設(shè)備的座椅功能。該設(shè)計方案豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能，使機械外骨骼穿戴設(shè)備更具實用性。
[0008]可選的，第一行程調(diào)節(jié)器為具有開關(guān)的電動缸;或者，第一行程調(diào)節(jié)器包括第一調(diào)節(jié)桿、第二調(diào)節(jié)桿和鎖銷，第一調(diào)節(jié)桿和第二調(diào)節(jié)桿滑動裝配且分別具有沿滑動方向設(shè)置的多個銷孔，當鎖銷插入第一調(diào)節(jié)桿和第二調(diào)節(jié)桿位置相對的銷孔時，第一行程調(diào)節(jié)器被鎖定伸縮狀態(tài)。
[0009]采用上述技術(shù)方案，使用者可以手動對第一行程調(diào)節(jié)器進行操作，當鎖定第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮狀態(tài)時，可以安全的使用機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能。
[0010]優(yōu)選的，機械外骨骼穿戴設(shè)備還包括第一控制器，第一控制器與第一行程調(diào)節(jié)器電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。
[0011]采用該技術(shù)方案，使用者可以通過調(diào)整姿態(tài)啟用設(shè)備的座椅功能。具體的，使用者雙腿下彎，使第一行程調(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值，此時第一行程調(diào)節(jié)器被鎖定伸縮狀態(tài)，使用者可以安全地坐在臀部支撐機構(gòu)上。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。
[0012]優(yōu)選的，臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿鉸接，臀部支撐機構(gòu)包括用于驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動的電機;第一控制器還與電機電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0013]采用該技術(shù)方案，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)可自動調(diào)整至最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0014]更優(yōu)的，臀部支撐機構(gòu)還包括振動器;第一控制器還與振動器電連接，用于當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。
[0015]當臀部支撐機構(gòu)位置調(diào)整完畢，振動器振動，從而提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0016]優(yōu)選的，腳部穿戴機構(gòu)包括支架、可翻轉(zhuǎn)鞋底、彈簧、第二行程調(diào)節(jié)器，其中:可翻轉(zhuǎn)鞋底的前端與支架鉸接，且側(cè)端具有滑槽;彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器通過第一鉸接軸鉸接且第一鉸接軸滑動裝配在滑槽內(nèi)，彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器遠離第一鉸接軸的一端分別與支架鉸接;第二行程調(diào)節(jié)器能夠被鎖定伸縮狀態(tài)。
[0017]使用者穿戴該實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，可以通過調(diào)整并鎖定第二行程調(diào)節(jié)器的伸縮長度，使可翻轉(zhuǎn)鞋底抬起，此時，腳部穿戴機構(gòu)具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。具體的，使用者腳部落下時，彈簧壓縮，為使用者腳部提供減震，當使用者腳部抬起時，彈簧復(fù)位，第一鉸接軸再次被頂起，可翻轉(zhuǎn)鞋底再次抬起。
[0018]可選的，第二行程調(diào)節(jié)器包括具有開關(guān)的電動缸，或絲桿螺母。
[0019]優(yōu)選的，腳部穿戴機構(gòu)還包括加速度傳感器和第二控制器，其中:加速度傳感器設(shè)置于支架;第二控制器，與加速度傳感器和第二行程調(diào)節(jié)器電連接，用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將第一鉸接軸頂起。
[0020]采用該優(yōu)選方案，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)可以智能的自動開啟減震功能，使第二行程調(diào)節(jié)器伸長將第一鉸接軸頂起，可翻轉(zhuǎn)鞋底抬起。腳部穿戴機構(gòu)的減震功能開啟后，可以大大減輕使用者的運動疲累感。
[0021]優(yōu)選的，腿部穿戴機構(gòu)的小腿支撐桿、大腿支撐桿和第一行程調(diào)節(jié)器為兩組且在使用者腿部兩側(cè)呈對稱設(shè)置;腳部穿戴機構(gòu)的彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器為兩組且在可翻轉(zhuǎn)鞋底兩側(cè)呈對稱設(shè)置。
[0022]使用者穿戴該實施例方案的機械外骨骼穿戴設(shè)備，腿部和腳部兩側(cè)受力平衡，穿戴舒適感和減震性能更佳，座椅功能的可靠性也進一步提升。
[0023]較佳的，小腿支撐桿與大腿支撐桿通過第二鉸接軸鉸接;大腿支撐桿具有沿大腿支撐桿的長度方向排列的多個第一調(diào)節(jié)卡位，第二鉸接軸樞裝于其中一個第一調(diào)節(jié)卡位內(nèi)；和/或，小腿支撐桿具有沿小腿支撐桿的長度方向排列的多個第二調(diào)節(jié)卡位，第二鉸接軸樞裝于其中一個第二調(diào)節(jié)卡位內(nèi)。
[0024]采用上述設(shè)計，大腿支撐桿和/或小腿支撐桿的長度可以調(diào)節(jié)，從而使該機械外骨骼穿戴設(shè)備可以適用于不同身高腿長的使用者，適用范圍較廣。
[0025]優(yōu)選的，所述臀部支撐機構(gòu)為U形臀部支撐機構(gòu)。
[0026]較佳的，腳部穿戴機構(gòu)和腿部穿戴機構(gòu)分別具有綁帶。
[0027]本發(fā)明實施例還提供一種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制方法，包括:
[0028]獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程；
[0029]當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。
[0030]采用本發(fā)明上述實施例的運行控制方法，機械外骨骼穿戴設(shè)備具有座椅功能并能夠自動開啟，從而提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。
[0031]優(yōu)選的，運行控制方法還包括:當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0032]采用該實施例運行控制方法，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)處于最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0033]更優(yōu)的，運行控制方法還包括:當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。
[0034]采用該實施例運行控制方法，當臀部支撐機構(gòu)位置調(diào)整完畢，振動器振動，從而可以提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0035]優(yōu)選的，運行控制方法還包括:
[0036]獲取使用者的步速；
[0037]當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。
[0038]采用該實施例運行控制方法，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。
[0039]本發(fā)明實施例還提供一種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制裝置，包括:
[0040]獲取單元，用于獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程；
[0041]控制單元，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。
[0042]采用本發(fā)明上述實施例的運行控制裝置，機械外骨骼穿戴設(shè)備具有座椅功能并能夠自動開啟，從而提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。
[0043]優(yōu)選的，所述控制單元，還用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0044]采用該實施例運行控制裝置，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)處于最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0045]更優(yōu)的，所述控制單元，還用于當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。
[0046]采用該實施例運行控制裝置，當臀部支撐機構(gòu)位置調(diào)整完畢，振動器振動，從而可以提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0047]優(yōu)選的，所述獲取單元，還用于獲取使用者的步速；
[0048]所述控制單元，還用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。
[0049]采用該實施例運行控制裝置，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。
【附圖說明】
[0050]圖1為本發(fā)明一實施例機械外骨骼穿戴設(shè)備示意圖；
[0051 ]圖2為本發(fā)明一實施例的第一行程調(diào)節(jié)器示意圖；
[0052]圖3為本發(fā)明另一實施例機械外骨骼穿戴設(shè)備示意圖；
[0053]圖4為本發(fā)明一實施例的腳部穿戴機構(gòu)局部示意圖；
[0054]圖5為本發(fā)明一實施例的腳部穿戴機構(gòu)處于抬腳狀態(tài)示意圖；
[0055]圖6為本發(fā)明一實施例的腳部穿戴機構(gòu)處于踩落狀態(tài)示意圖；
[0056]圖7為本發(fā)明一實施例的小腿支撐桿和大腿支撐桿鉸接示意圖；
[0057]圖8為本發(fā)明一實施例機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制方法流程圖；
[0058]圖9為本發(fā)明一實施例機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制裝置示意圖。
[0059]附圖標記:
[0060]1-腳部穿戴機構(gòu);2-腿部穿戴機構(gòu);3-臀部支撐機構(gòu);4-第一控制器；
[0061 ]11-支架；12-可翻轉(zhuǎn)鞋底；13-彈簧;14-第二行程調(diào)節(jié)器；
[0062 ]15-加速度傳感器;16-滑槽;17-第一鉸接軸;21 -小腿支撐桿；
[0063]22-大腿支撐桿;24-綁帶;25-第二鉸接軸;23-第一行程調(diào)節(jié)器；
[0064]221-第一調(diào)節(jié)卡位;211-第二調(diào)節(jié)卡位;31-電機;32-振動器；
[0065]51-獲取單元;52-控制單元;5-第二控制器;231-第一調(diào)節(jié)桿；
[0066]232-第二調(diào)節(jié)桿；233-鎖銷；234-銷孔。
【具體實施方式】
[0067]為豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能，本發(fā)明實施例提供了一種機械外骨骼穿戴設(shè)備及其運行控制方法和裝置。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0068]如圖1所示，本發(fā)明一實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，包括腳部穿戴機構(gòu)1、腿部穿戴機構(gòu)2和臀部支撐機構(gòu)3，其中:腿部穿戴機構(gòu)2包括:與腳部穿戴機構(gòu)I鉸接的小腿支撐桿21、與小腿支撐桿21鉸接的大腿支撐桿22，以及兩端分別與腳部穿戴機構(gòu)I和大腿支撐桿22鉸接的第一行程調(diào)節(jié)器23，第一行程調(diào)節(jié)器23能夠隨使用者腿部動作伸縮，并能夠被鎖定伸縮狀態(tài);臀部支撐機構(gòu)3與大腿支撐桿22連接。
[0069]機械外骨骼穿戴設(shè)備的主體優(yōu)選采用密度低、強度高的材質(zhì)，例如鈦金屬或鈦合金金屬，等等，以減小人體的穿戴負重并提供足夠的剛性。該機械外骨骼穿戴設(shè)備與人體固定的方式不限，如圖1所示，該實施例中，腳部穿戴機構(gòu)I和腿部穿戴機構(gòu)2分別分別具有綁帶24。綁帶24的數(shù)量不限，以能夠?qū)⒋┐髟O(shè)備與人體牢靠固定為宜。臀部支撐機構(gòu)3的具體形狀不限，優(yōu)選設(shè)計為圖1所示的U形，能夠與人體的臀部形狀吻合，提供更加舒適的支撐。
[0070]使用者穿戴本發(fā)明實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，在行走或跑步時，腳部穿戴機構(gòu)1、小腿支撐桿21、大腿支撐桿22能夠隨人體動作而動作，第一行程調(diào)節(jié)器23亦能夠隨人體腿部的動作而伸縮，因此，使用者可以自如地行走或跑步。
[0071]此外，使用者還可以通過鎖定第一行程調(diào)節(jié)器23的伸縮狀態(tài)使用設(shè)備的座椅功能。具體的，當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器23被鎖定伸縮狀態(tài)時，小腿支撐桿21和大腿支撐桿22的夾角固定，使用者可以安全地坐在臀部支撐機構(gòu)3上。
[0072]本發(fā)明上述實施例的設(shè)計方案豐富機械外骨骼穿戴設(shè)備的使用功能，使機械外骨骼穿戴設(shè)備更具實用性。
[0073]第一行程調(diào)節(jié)器23的具體結(jié)構(gòu)形式不限，例如，在本發(fā)明一可選實施例中，第一行程調(diào)節(jié)器為具有開關(guān)的電動缸。當電動缸開啟時，第一行程調(diào)節(jié)器能夠隨人體腿部的動作而伸縮，當電動缸關(guān)閉時，第一行程調(diào)節(jié)器被鎖定伸縮狀態(tài)。
[0074]如圖2所示，在本發(fā)明的另一可選實施例中，第一行程調(diào)節(jié)器23包括第一調(diào)節(jié)桿231、第二調(diào)節(jié)桿232和鎖銷233，第一調(diào)節(jié)桿231和第二調(diào)節(jié)桿232滑動裝配且分別具有沿滑動方向設(shè)置的多個銷孔234。當鎖銷233未插入第一調(diào)節(jié)桿231和第二調(diào)節(jié)桿232位置相對的銷孔時，第一行程調(diào)節(jié)器23能夠隨人體腿部的動作而伸縮；當鎖銷233插入第一調(diào)節(jié)桿231和第二調(diào)節(jié)桿232位置相對的銷孔時，第一行程調(diào)節(jié)器23被鎖定伸縮狀態(tài)。
[0075]采用上述兩個實施例的技術(shù)方案，使用者可以手動對第一行程調(diào)節(jié)器23進行操作，當鎖定第一行程調(diào)節(jié)器23的伸縮狀態(tài)時，可以安全的使用機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能。
[0076]如圖3所示，在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，機械外骨骼穿戴設(shè)備還包括第一控制器4，第一控制器4與第一行程調(diào)節(jié)器23電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器23的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器23鎖定伸縮狀態(tài)。
[0077]采用該技術(shù)方案，使用者可以通過調(diào)整姿態(tài)啟用設(shè)備的座椅功能。具體的，使用者雙腿下彎，使第一行程調(diào)節(jié)器23的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值，此時第一行程調(diào)節(jié)器23被鎖定伸縮狀態(tài)，小腿支撐桿21和大腿支撐桿22的夾角固定，使用者可以安全地坐在臀部支撐機構(gòu)3上。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。其中，收縮行程閾值可以根據(jù)經(jīng)驗或者通過試驗來確定，例如，收縮行程閾值設(shè)定為20厘米。
[0078]在本發(fā)明一實施例中，臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿固定連接，當小腿支撐桿和大腿支撐桿呈現(xiàn)與坐姿相吻合的姿態(tài)時，臀部支撐機構(gòu)位于人體臀部的下方。
[0079]請繼續(xù)參照圖3所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，臀部支撐機構(gòu)3與大腿支撐桿22鉸接，臀部支撐機構(gòu)3包括用于驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)3相對大腿支撐桿22轉(zhuǎn)動的電機31;第一控制器4還與電機31電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器23的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機31驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)3相對大腿支撐桿22轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0080]最佳支撐角度可以根據(jù)經(jīng)驗或者通過試驗來確定。采用該技術(shù)方案，使用者行走或者跑步時，臀部支撐機構(gòu)3可以收納在使用者的腰部，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)3可自動調(diào)整至最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0081]更優(yōu)的，臀部支撐機構(gòu)3還可以包括振動器32;第一控制器4還與振動器32電連接，用于當臀部支撐機構(gòu)3相對大腿支撐桿22轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器32振動。當臀部支撐機構(gòu)3位置調(diào)整完畢，振動器32振動，從而提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0082]可選的，第一行程調(diào)節(jié)器23可以為氣缸式行程調(diào)節(jié)器或液缸式行程調(diào)節(jié)器。優(yōu)選采用氣缸式行程調(diào)節(jié)器，重量更輕，更適用于機械外骨骼穿戴設(shè)備。
[0083]如圖4、圖5和圖6所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，腳部穿戴機構(gòu)包括支架11、可翻轉(zhuǎn)鞋底12、彈簧13、第二行程調(diào)節(jié)器14，其中:可翻轉(zhuǎn)鞋底12的前端與支架11鉸接，且側(cè)端具有滑槽16;彈簧13和第二行程調(diào)節(jié)器14通過第一鉸接軸17鉸接且第一鉸接軸17滑動裝配在滑槽16內(nèi)，彈簧13和第二行程調(diào)節(jié)器14遠離第一鉸接軸17的一端分別與支架11鉸接;第二行程調(diào)節(jié)器14能夠被鎖定伸縮狀態(tài)。
[0084]使用者穿戴該實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，可以通過調(diào)整并鎖定第二行程調(diào)節(jié)器14的伸縮長度，使可翻轉(zhuǎn)鞋底12抬起，此時，腳部穿戴機構(gòu)I具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。具體的，使用者腳部落下時，彈簧13壓縮，為使用者腳部提供減震，當使用者腳部抬起時，彈簧13復(fù)位，第一鉸接軸17再次被頂起，可翻轉(zhuǎn)鞋底12再次抬起。
[0085]在本發(fā)明的可選實施例中，第二行程調(diào)節(jié)器14可以為具有開關(guān)的電動缸，或為絲桿螺母。使用者可以手動調(diào)節(jié)第二行程調(diào)節(jié)器14的伸縮和鎖定狀態(tài)。
[0086]在本發(fā)明圖5所示的優(yōu)選實施例中，腳部穿戴機構(gòu)還包括加速度傳感器15和第二控制器5，其中:加速度傳感器15設(shè)置于支架11;第二控制器5，與加速度傳感器15和第二行程調(diào)節(jié)器14電連接，用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器14伸長將第一鉸接軸17頂起。
[0087]使用者穿戴該實施例提供的機械外骨骼穿戴設(shè)備，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)I可以智能的自動開啟減震功能，使第二行程調(diào)節(jié)器14伸長將第一鉸接軸17頂起，可翻轉(zhuǎn)鞋底12抬起。如圖5所示，腳部穿戴機構(gòu)I的減震功能開啟后，可以大大減輕使用者的運動疲累感。使用者腳部落下時，彈簧13壓縮，腳部穿戴機構(gòu)I可以為使用者腳部提供減震，處于踩落狀態(tài)的腳部穿戴機構(gòu)I如圖6所示；當使用者腳部抬起時，彈簧13復(fù)位，第一鉸接軸17再次被頂起，可翻轉(zhuǎn)鞋底12再次抬起。步速閾值可以根據(jù)經(jīng)驗或者試驗確定，例如，設(shè)定步速閾值為1.5m/秒，大于該步速閾值，則認為使用者處于跑步狀態(tài)，腳部穿戴機構(gòu)I的減震功能開啟。
[0088]在該實施例中，第二行程調(diào)節(jié)器14的具體類型不限，例如可以為氣缸式行程調(diào)節(jié)器、液缸式行程調(diào)節(jié)器或絲桿式行程調(diào)節(jié)器，等等。
[0089]如圖7所示，在本發(fā)明的較佳實施例中，小腿支撐桿21與大腿支撐桿22通過第二鉸接軸25鉸接;大腿支撐桿22具有沿大腿支撐桿22的長度方向排列的多個第一調(diào)節(jié)卡位221，第二鉸接軸25樞裝于其中一個第一調(diào)節(jié)卡位221內(nèi)；小腿支撐桿21具有沿小腿支撐桿21的長度方向排列的多個第二調(diào)節(jié)卡位211，第二鉸接軸25樞裝于其中一個第二調(diào)節(jié)卡位211內(nèi)。
[0090]采用上述設(shè)計，大腿支撐桿22和小腿支撐桿21的長度可以調(diào)節(jié)，從而使該機械外骨骼穿戴設(shè)備可以適用于不同身高腿長的使用者，適用范圍較廣。第一調(diào)節(jié)卡位221和第二調(diào)節(jié)卡位211可以為彈性卡位，這樣，用力掰動第二鉸接軸25即可移動至相鄰的調(diào)節(jié)卡位。在本發(fā)明的其它實施例中，也可以僅在大腿支撐桿或小腿支撐桿上設(shè)置調(diào)節(jié)卡位。
[0091]請參考圖3所示，在該實施例中，腿部穿戴機構(gòu)2的小腿支撐桿21、大腿支撐桿22和第一行程調(diào)節(jié)器23為兩組且在使用者腿部兩側(cè)呈對稱設(shè)置;腳部穿戴機構(gòu)I的彈簧13和第二行程調(diào)節(jié)器14為兩組且在可翻轉(zhuǎn)鞋底12兩側(cè)呈對稱設(shè)置。采用該設(shè)計，使用者的腿部和腳部兩側(cè)受力平衡，穿戴舒適感和減震性能更佳，座椅功能的可靠性也進一步提升。
[0092]如圖8所示，基于相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制方法，該方法包括以下步驟:
[0093]步驟101、獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程；
[0094]步驟102、當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。
[0095]采用本發(fā)明上述實施例的運行控制方法，機械外骨骼穿戴設(shè)備具有座椅功能并能夠自動開啟，從而提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。
[0096]優(yōu)選的，運行控制方法還包括:當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0097]采用該實施例運行控制方法，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)處于最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0098]更優(yōu)的，運行控制方法還包括:當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。
[0099]采用該實施例運行控制方法，當臀部支撐機構(gòu)位置調(diào)整完畢，振動器振動，從而可以提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0100]優(yōu)選的，運行控制方法還包括:
[0101]獲取使用者的步速；
[0102]當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。
[0103]采用該實施例運行控制方法，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。
[0104]如圖9所示，基于相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制裝置，包括:
[0105]獲取單元51，用于獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程；
[0106]控制單元52，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。
[0107]采用本發(fā)明上述實施例的運行控制裝置，機械外骨骼穿戴設(shè)備具有座椅功能并能夠自動開啟，從而提高了機械外骨骼穿戴設(shè)備的動作智能化、豐富了其使用功能。
[0108]優(yōu)選的，控制單元52，還用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。
[0109]采用該實施例運行控制裝置，機械外骨骼穿戴設(shè)備的座椅功能開啟時，臀部支撐機構(gòu)處于最佳支撐位置，可以使使用者的坐姿更加舒適、安全。
[0110]更優(yōu)的，控制單元52，還用于當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。
[0111]采用該實施例運行控制裝置，當臀部支撐機構(gòu)位置調(diào)整完畢，振動器振動，從而可以提示使用者可以安全坐下，該方案進一步提高了使用機械外骨骼穿戴設(shè)備座椅功能時的安全性。
[0112]優(yōu)選的，獲取單元51，還用于獲取使用者的步速；
[0113]控制單元52，還用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。
[0114]采用該實施例運行控制裝置，當步速大于設(shè)定的步速閾值時，腳部穿戴機構(gòu)具有減震功能，可以大大減輕使用者的運動疲累感。
[0115]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，包括腳部穿戴機構(gòu)、腿部穿戴機構(gòu)和臀部支撐機構(gòu)，其中: 腿部穿戴機構(gòu)包括:與腳部穿戴機構(gòu)鉸接的小腿支撐桿、與小腿支撐桿鉸接的大腿支撐桿，以及兩端分別與腳部穿戴機構(gòu)和大腿支撐桿鉸接的第一行程調(diào)節(jié)器，第一行程調(diào)節(jié)器能夠隨使用者腿部動作伸縮，并能夠被鎖定伸縮狀態(tài)； 臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿連接。2.如權(quán)利要求1所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于， 第一行程調(diào)節(jié)器為具有開關(guān)的電動缸;或者， 第一行程調(diào)節(jié)器包括第一調(diào)節(jié)桿、第二調(diào)節(jié)桿和鎖銷，第一調(diào)節(jié)桿和第二調(diào)節(jié)桿滑動裝配且分別具有沿滑動方向設(shè)置的多個銷孔，當鎖銷插入第一調(diào)節(jié)桿和第二調(diào)節(jié)桿位置相對的銷孔時，第一行程調(diào)節(jié)器被鎖定伸縮狀態(tài)。3.如權(quán)利要求1所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，還包括第一控制器，第一控制器與第一行程調(diào)節(jié)器電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。4.如權(quán)利要求3所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，臀部支撐機構(gòu)與大腿支撐桿鉸接，臀部支撐機構(gòu)包括用于驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動的電機； 第一控制器還與電機電連接，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。5.如權(quán)利要求4所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，臀部支撐機構(gòu)還包括振動器； 第一控制器還與振動器電連接，用于當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。6.如權(quán)利要求1所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，腳部穿戴機構(gòu)包括支架、可翻轉(zhuǎn)鞋底、彈簧、第二行程調(diào)節(jié)器，其中: 可翻轉(zhuǎn)鞋底的前端與支架鉸接，且側(cè)端具有滑槽;彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器通過第一鉸接軸鉸接且第一鉸接軸滑動裝配在滑槽內(nèi)，彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器遠離第一鉸接軸的一端分別與支架鉸接;第二行程調(diào)節(jié)器能夠被鎖定伸縮狀態(tài)。7.如權(quán)利要求6所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，第二行程調(diào)節(jié)器包括具有開關(guān)的電動缸，或絲桿螺母。8.如權(quán)利要求6所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，腳部穿戴機構(gòu)還包括加速度傳感器和第二控制器，其中: 加速度傳感器設(shè)置于支架； 第二控制器，與加速度傳感器和第二行程調(diào)節(jié)器電連接，用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將第一鉸接軸頂起。9.如權(quán)利要求6所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，腿部穿戴機構(gòu)的小腿支撐桿、大腿支撐桿和第一行程調(diào)節(jié)器為兩組且在使用者腿部兩側(cè)呈對稱設(shè)置;腳部穿戴機構(gòu)的彈簧和第二行程調(diào)節(jié)器為兩組且在可翻轉(zhuǎn)鞋底兩側(cè)呈對稱設(shè)置。10.如權(quán)利要求1所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于， 小腿支撐桿與大腿支撐桿通過第二鉸接軸鉸接； 大腿支撐桿具有沿大腿支撐桿的長度方向排列的多個第一調(diào)節(jié)卡位，第二鉸接軸樞裝于其中一個第一調(diào)節(jié)卡位內(nèi)；和/或，小腿支撐桿具有沿小腿支撐桿的長度方向排列的多個第二調(diào)節(jié)卡位，第二鉸接軸樞裝于其中一個第二調(diào)節(jié)卡位內(nèi)。11.如權(quán)利要求1?10任一項所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，所述臀部支撐機構(gòu)為U形臀部支撐機構(gòu)。12.如權(quán)利要求11所述的機械外骨骼穿戴設(shè)備，其特征在于，腳部穿戴機構(gòu)和腿部穿戴機構(gòu)分別具有綁帶。13.—種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制方法，其特征在于，包括: 獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程； 當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。14.如權(quán)利要求13所述的運行控制方法，其特征在于，還包括: 當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。15.如權(quán)利要求14所述的運行控制方法，其特征在于，還包括: 當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。16.如權(quán)利要求13?15任一項所述的運行控制方法，其特征在于，還包括: 獲取使用者的步速； 當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。17.—種機械外骨骼穿戴設(shè)備的運行控制裝置，其特征在于，包括: 獲取單元，用于獲取第一行程調(diào)節(jié)器的伸縮行程； 控制單元，用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制第一行程調(diào)節(jié)器鎖定伸縮狀態(tài)。18.如權(quán)利要求17所述的運行控制裝置，其特征在于， 所述控制單元，還用于當?shù)谝恍谐陶{(diào)節(jié)器的收縮行程達到設(shè)定的收縮行程閾值時，控制電機驅(qū)動臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度。19.如權(quán)利要求18所述的運行控制裝置，其特征在于， 所述控制單元，還用于當臀部支撐機構(gòu)相對大腿支撐桿轉(zhuǎn)動至設(shè)定的最佳支撐角度時，控制振動器振動。20.如權(quán)利要求17?19任一項所述的運行控制裝置，其特征在于， 所述獲取單元，還用于獲取使用者的步速； 所述控制單元，還用于當使用者的步速大于設(shè)定的步速閾值時，控制第二行程調(diào)節(jié)器伸長將彈簧和連桿的鉸接軸頂起。
【文檔編號】B25J9/00GK106041898SQ201610626933
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月3日
【發(fā)明人】張憶非, 趙凱, 張瑩, 谷玉, 丁洪利
【申請人】京東方科技集團股份有限公司