恭喜北京机械设备研究所李玉航获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京机械设备研究所申请的专利一种穿戴式主被动混合助力机构和助力方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114378788B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202011125867.1,技术领域涉及:B25J9/00;该发明授权一种穿戴式主被动混合助力机构和助力方法是由李玉航;王道臣;刘昊;张利剑设计研发完成,并于2020-10-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种穿戴式主被动混合助力机构和助力方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种穿戴式主被动混合助力机构和助力方法,属于助力机构技术领域,解决了现有助力机构助力形式单一,不能给上肢手臂提供助力的问题。本发明的穿戴式主被动混合助力机构,包括背架、上肢助力组件和腰部助力组件,所述上肢助力组件和所述腰部助力组件固定在所述背架上;所述上肢助力组件包括转轴、发条弹簧和博登拉线,所述博登拉线的一端通过转轴与发条弹簧连接,另一端与末端执行装置连接,所述末端执行装置用于搬运物品;所述腰部助力组件包括大腿支撑杆、胸部支撑杆和驱动单元,所述大腿支撑杆与所述驱动单元的减速机输出轴连接。本发明将主动式腰部助力与被动式上肢助力相结合,能够同时为腰部和上肢提供助力。
本发明授权一种穿戴式主被动混合助力机构和助力方法在权利要求书中公布了:1.一种穿戴式主被动混合助力机构的助力方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将上肢助力组件(2)的发条弹簧预紧到开始输出恒定扭矩的角度;具体为:将所述发条弹簧一端固定,另一端与转轴(23)连接,博登拉线一端固定在绕线轮(24)上,另一端穿过肩带上的锚点,所述发条弹簧预紧到开始输出恒定扭矩的角度;步骤2、使用者穿戴助力机构;具体为:将腰部助力组件(3)的胸部支撑杆(34)向外旋转,穿戴完成后,将所述胸部支撑杆(34)向内旋转,压在使用者胸前,使用弹簧销(38)将所述胸部支撑杆(34)锁紧;步骤3、所述上肢助力组件(2)和腰部助力组件(3)在搬运过程中对使用者提供助力;其中,所述上肢助力组件(2)在搬运过程中对使用者提供助力,具体为:使用者的手带着与所述博登拉线连接的末端执行装置伸向被搬运物品,当所述末端执行装置与所述被搬运物品连接后,在人体起身过程中,由所述发条弹簧的回弹力带动所述被搬运物品向靠近人体方向提升;所述腰部助力组件(3)在搬运过程中对使用者提供助力,具体为:在人体搬运起身过程中,腰部助力组件(3)的角度传感器检测到人体上半身的角度变化,驱动单元(36)产生相应的扭矩,通过所述胸部支撑杆(34)和大腿支撑杆(32)将动力传递至人体,为人体髋关节提供一部分转矩输入;其中,所述穿戴式主被动混合助力机构包括背架(1)、所述上肢助力组件(2)和所述腰部助力组件(3),所述上肢助力组件(2)和所述腰部助力组件(3)固定在所述背架(1)上;所述背架(1)采用框架结构,所述背架(1)的整体结构与人体背部曲线贴合,用于为助力机构提供稳定的支点;所述上肢助力组件(2)包括转轴(23)、发条弹簧和博登拉线,所述博登拉线的一端通过转轴(23)与发条弹簧连接,另一端与末端执行装置连接,所述末端执行装置用于搬运物品;所述腰部助力组件(3)包括大腿支撑杆(32)、胸部支撑杆(34)和驱动单元(36),所述大腿支撑杆(32)与所述驱动单元(36)的减速机输出轴连接;所述大腿支撑杆(32)的下端形状与人体大腿形状相贴合;所述腰部助力组件(3)还包括髋侧支架(35),所述髋侧支架(35)一端固定在背架(1)上,另一端伸到背架(1)的前方,所述驱动单元(36)固定在所述髋侧支架(35)上;所述减速机输出轴的转动轴线与人体髋关节转动轴线重合;所述上肢助力组件(2)还包括支架体(22),所述支架体(22)包括第一侧板(221)、第二侧板(222)和第三侧板(223),第一侧板(221)与第二侧板(222)平行,第一侧板(221)与第二侧板(222)上相应的位置设有通孔;所述支架体(22)安装在所述背架(1)上方靠近人体肩部位置;所述上肢助力组件还包括绕线轮(24),所述绕线轮(24)位于所述第一侧板(221)和第二侧板(222)之间,所述转轴(23)依次穿过第一侧板(221)、绕线轮(24)和第二侧板(222)并与绕线轮(24)固定连接,所述博登拉线一端与所述绕线轮(24)固定,另一端穿出所述支架体(22)沿伸至末端执行装置;所述穿戴式主被动混合助力机构还包括肩带,所述肩带安装于所述背架(1)上的肩带安装接口上,所述肩带上设置锚点;所述博登拉线依次穿过绕线轮(24)、所述支架体(22)和所述肩带上的锚点,将所述发条弹簧预紧到开始输出恒定扭矩的角度;所述腰部助力组件(3)还包括限位盘(33),所述限位盘(33)固定在所述驱动单元(36)的外壳上;所述限位盘(33)的一端设有所述胸部支撑杆(34)的安装接口;所述胸部支撑杆(34)的一端套在所述安装接口上,所述胸部支撑杆(34)能够绕所述限位盘(33)旋转,另一端向上延伸,在穿戴完成后压在使用者胸前;所述限位盘(33)的另一端设有限位块,所述限位块用于限制所述大腿支撑杆(32)的旋转角度;所述腰部助力组件(3)还包括第二端盖(31)和第二外壳(37),所述第二端盖(31)和第二外壳(37)将所述腰部助力组件(3)的大腿支撑杆(32)、胸部支撑杆(34)、驱动单元(36)、髋侧支架(35)以及限位盘(33)固定在一起形成一个整体。
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