[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

说明书

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，用于设置于关节处，其包括：气囊主体，柔性材料制成；气囊固定耳，位于气囊主体的两侧位置，将气囊主体固定于关节处；气源驱动系统，与气囊驱动执行单元相连；气囊主体包括：气囊上腔，位于气囊主体的上部，用于贴合关节上部，与关节上部接触面为关节上接触面；气囊下腔，位于气囊主体的下部，用于贴合关节下部，与关节下部接触面为关节下接触面；气囊颈，位于气囊上腔与气囊下腔之间，用于贴合关节处，供气囊上腔与气囊下腔于此处弯折，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和气囊下腔接触面；气囊口，位于气囊主体边缘处。

技术领域

本公开涉及柔性外骨骼领域，尤其涉及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。

背景技术

外骨骼是一种可根据使用者意图提供驱动助力的、形如骨骼的人机协同智能装置。广泛应用于多种场合，具体在军事、工业等领域增强使用者负重等能力，在医疗上辅助行动不便者活动以及残疾人康复训练等。

传统刚性外骨骼体积、质量大，主体使用刚性框架与使用者连接，为使用者提供驱动助力等功用，为了更好的使用效果设备会紧贴使用者身体。但是，刚性体连接在身体上会引起使用者的不适，具体表现为使用时异物感重，会限制多自由度关节的运动，舒适性差。且当与外界发生冲击时可能会造成刚性冲击，即使使用身体能承压的部位作为承压面也会对使用者造成伤害。此外，由于使用刚性关节，使得整体柔顺性差，影响灵活性，在提供冲击缓冲功能方面也会造成阻碍。

因此应用新型的驱动方法，设计一种质量轻、可穿戴且使用时异物感轻、不限制复杂关节自由度的全柔性外骨骼，可以兼具舒适性、灵活性与高驱动性能，并能大幅提升外骨骼使用体验。因为与使用者只有柔性接触，不会造成刚性冲击，保护了使用者的安全，实现关节冲击缓冲功能方便，进一步提升了使用体验。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了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，以缓解现有技术中外骨骼系统体积、质量大，刚性关节的使用造成整体柔顺性差，舒适性差，连接在身体上时异物感重，不但限制多自由度关节的运动，且在提供冲击缓冲功能方面也会造成阻碍，甚至会造成刚性冲击等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供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。

在本公开实施例中，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。

在本公开实施例中，所述气囊主体的制备材料包括：TPU、PVC或硅胶。

在本公开实施例中，所述气囊固定耳2与气囊主体一体成型制成。

在本公开实施例中，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。