[发明专利]基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统

权利要求书

1.一种基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，包括：

气囊驱动执行单元(1)，用于设置于关节处，包括：

气囊主体，柔性材料制成；

气囊固定耳(2)，位于所述气囊主体的两侧位置，用于将气囊主体固定于关节处；

气源驱动系统，与所述气囊驱动执行单元相连；

所述气囊主体，包括：

气囊上腔，位于所述气囊主体的上部，用于贴合关节上部，与关节上部接触面为关节上接触面(11)；

气囊下腔，位于所述气囊主体的下部，用于贴合关节下部，与关节下部接触面为关节下接触面(12)；

气囊颈，位于所述气囊上腔与气囊下腔之间，用于贴合关节处，供所述气囊上腔与气囊下腔于此处弯折，所述气囊主体充气或弯折时，气囊上腔与气囊下腔于此处接触，产生气囊上腔接触面(13)和气囊下腔接触面(14)；

气囊口(10)，位于所述气囊主体边缘处。

2.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，所述气囊主体的制备材料包括：TPU、PVC或硅胶。

3.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，所述气囊固定耳(2)与气囊主体一体成型制成。

4.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，所述气囊驱动执行单元(1)，还包括绑带，用于穿过固定耳(2)把所述气囊驱动执行单元(1)固定于关节处。

5.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，所述气源驱动系统包括：

陀螺仪(3)，附着于关节处，用于实时检测关节处的运动状态；

比例调压阀(4)，通过气管与所述气囊主体的气囊口相连，用于调节气囊主体内气压大小；

二位三通电磁阀(5)，包括供气口、排气口以及工作口，其工作口通过气管与比例调压阀(4)相连，排气口通过消声器连通大气；

空气压缩机(6)，通过气管与所述二位三通电磁阀(5)的供气口相连；

电动机(7)，输出轴通过联轴器与空气压缩机(6)相连；

蓄电池(8)，与所述电动机(7)相连，向其提供能量；以及

控制器(9)，分别与所述陀螺仪(3)、比例调压阀(4)、二位三通电磁阀(5)以及电动机(7)相连，用于与所连接部件通讯并发出指令。

6.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，所述气囊主体未充气状态下，气囊主体在绑带的固定下与关节处贴合，完全随着关节活动，关节自由度不受限制。

7.根据权利要求1所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，气囊主体弯折状态时，通过控制器(9)改变输入比例调压阀(4)的信号大小可以改变气囊主体中的气压大小，进而对关节提供驱动力、辅助力或缓冲作用力。

8.根据权利要求7所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，为关节提供作用力时，控制器(9)给电动机(7)控制信号，使电动机(7)转动，从而带动空气压缩机(6)产生稳定的气压输出；控制器(9)给二位三通电磁 阀(5)控制信号，使其工作在左位，此时气囊驱动执行单元(1)的气囊主体膨胀，使气囊上腔接触面(13)和气囊下腔接触面(14)向外做功产生推力，通过控制比例调压阀(4)输入信号大小，调节气囊主体内气压大小即可调节气囊主体对关节作用力大小；在停止工作或需要关节收缩时，控制器(9)给二位三通电磁阀(5)控制信号，使其工作在右位，此时气囊驱动执行单元(1)的气囊主体通过二位三通电磁阀(5)的排气口进行排气，自身刚度变低变得柔软，对人关节的运动影响降低，关节可以任意活动。

9.根据权利要求7所述的基于气囊弯折原理的全柔性驱动助力缓冲外骨骼系统，为关节提供作用力时关节所处部位的动态检测是通过附着在关节部的陀螺仪(3)进行检测，再由控制器(9)控制比例调压阀(4)产生不同的气压。