關(guān)節(jié)組件和步行輔助機器人的制作方法
【專利說明】關(guān)節(jié)組件和步行輔助機器人
[0001]本申請要求于2014年3月28日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0037081號韓國專利申請的權(quán)益，該韓國專利申請公開的全部內(nèi)容通過引用被包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]示例性實施例涉及一種輔助用戶的運動的關(guān)節(jié)組件和/或具有所述關(guān)節(jié)組件的步行輔助機器人。
【背景技術(shù)】
[0003]根據(jù)使用領(lǐng)域，步行輔助機器人可用作幫助肌肉力量減弱的一定體重的用戶的輔助裝置，或者可用作增加用戶的肌肉力量并支撐重物的載荷以在其上進行工作和/或運輸具有大的重量的物體的加強裝置。然而，通常，當(dāng)用戶運動時，步行輔助機器人的一個或更多個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心會與穿戴者的相對應(yīng)的關(guān)節(jié)不重合，從而可能導(dǎo)致步行輔助機器人的四肢錯位。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]至少一些示例性實施例提供一種關(guān)節(jié)組件以及具有該關(guān)節(jié)組件的步行輔助機器人，其中，關(guān)節(jié)組件的運動類似于用戶的關(guān)節(jié)的運動。
[0005]示例性實施例的其他方面將在下面的描述中進行部分闡述，部分將通過描述而顯而易見或者可通過示例性實施例的實踐而了解。
[0006]根據(jù)一些示例性實施例，提供一種關(guān)節(jié)組件。
[0007]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件可包括:第一滑輪，繞第一旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)；第二滑輪，繞第二旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)；第三滑輪，連接到第一滑輪和第二滑輪并可繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其中，如果第一滑輪繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，則第二旋轉(zhuǎn)軸的位置和第三旋轉(zhuǎn)軸的位置可運動。如果驅(qū)動力傳遞到第一滑輪，則連接到第一滑輪的第一框架或連接到第二滑輪的第二框架可樞轉(zhuǎn)，同時第一框架或第二框架的旋轉(zhuǎn)中心的位置改變。第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪可利用線材彼此連接。
[0008]第一齒輪可形成在第一滑輪的外周表面上，第二齒輪可形成在第二滑輪的外周表面上，第三齒輪可形成在第三滑輪的外周表面上。
[0009]與第一齒輪和第三齒輪嚙合的第一輔助齒輪可設(shè)置在第一滑輪和第三滑輪之間，與第三齒輪和第二齒輪嚙合的第二輔助齒輪可設(shè)置在第三滑輪和第二滑輪之間。
[0010]連接到驅(qū)動源的線材可連接到第一滑輪。
[0011]驅(qū)動滑輪可連接到第一滑輪，連接到驅(qū)動源的線材可連接到驅(qū)動滑輪，傳遞到驅(qū)動滑輪的驅(qū)動力可傳遞到第一滑輪。
[0012]第一滑輪和驅(qū)動滑輪可一體地形成。
[0013]關(guān)節(jié)組件還可包括:第一主連桿，第一滑輪安裝在第一主連桿的一側(cè)，第一框架連接到第一主連桿的另一側(cè)；第二主連桿，第二滑輪安裝在第二主連桿上的一側(cè)，第二框架連接到第二主連桿的另一側(cè)。
[0014]所述關(guān)節(jié)組件還可包括:第一輔助連桿，連接第一主連桿和第三滑輪；第二輔助連桿，連接第三滑輪和第二主連桿。
[0015]所述關(guān)節(jié)組件還可包括:第一旋轉(zhuǎn)軸，穿過第一輔助連桿的一側(cè)、第一主連桿和第一滑輪；第二旋轉(zhuǎn)軸，穿過第二輔助連桿的一側(cè)、第二主連桿和第二滑輪；第三旋轉(zhuǎn)軸，穿過第一輔助連桿的另一側(cè)、第三滑輪以及第二輔助連桿的另一側(cè)。
[0016]第一主連桿的下表面可具有不均勻的高度，第二主連桿的上表面可被設(shè)置為匹配第一主連桿的下表面的形狀并且當(dāng)?shù)谝豢蚣芎偷诙蚣苎刂本€延伸時可支撐第一主連桿。
[0017]第一引導(dǎo)部可形成在第一主連桿的下表面的沿向后方向的一側(cè)，第二引導(dǎo)部可形成在第二主連桿的上表面的沿向后方向的一側(cè)，使得當(dāng)?shù)谝豢蚣芑虻诙蚣軜修D(zhuǎn)時，第一引導(dǎo)部由第二引導(dǎo)部支撐。
[0018]由包括硅樹脂或橡膠的材料形成的緩沖構(gòu)件可安裝在第一主連桿和第二主連桿彼此接觸的接觸表面上。
[0019]第一主連桿和第二主連桿可利用樞轉(zhuǎn)地設(shè)置的連桿單元彼此連接，當(dāng)?shù)谝豢蚣芎偷诙蚣苎刂本€延伸時，所述連桿單元可設(shè)置在第一主連桿和第二主連桿之間。
[0020]第一主連桿和第二主連桿可利用樞轉(zhuǎn)地設(shè)置的彈性單元彼此連接，如果第一框架和第二框架沿直線延伸時，則所述彈性單元可設(shè)置在第一主連桿和第二主連桿之間。
[0021]其他示例性實施例涉及一種安裝在用戶的身體上并輔助用戶步行的步行輔助機器人。
[0022]在一些示例性實施例中，所述步行輔助機器人包括:第一框架，安裝在用戶的大腿上；第二框架，安裝在用戶的小腿上并利用膝關(guān)節(jié)組件連接到第一框架，其中，所述膝關(guān)節(jié)組件可包括:第一主連桿，第一主連桿安裝在第一框架上，并且驅(qū)動力傳遞到其的第一滑輪安裝在第一主連桿上；第二主連桿，第二主連桿安裝在第二框架上，并且第二滑輪安裝在第二主連桿上；第三滑輪，連接到第一滑輪和第二滑輪，如果驅(qū)動力傳遞到第一滑輪并且第一滑輪通過驅(qū)動力沿一個方向旋轉(zhuǎn)，則第二滑輪和第三滑輪沿所述一個方向旋轉(zhuǎn)，并且第三滑輪的旋轉(zhuǎn)中心的位置和第二滑輪的旋轉(zhuǎn)中心的位置運動。
[0023]當(dāng)?shù)谝恢鬟B桿由第二主連桿支撐時，施加到第一框架和第二框架的載荷可被支撐。
[0024]第一主連桿和第二主連桿可利用連桿單元彼此連接，所述連桿單元可包括:第一支撐連桿，具有樞轉(zhuǎn)地安裝在第一主連桿上的一側(cè)；第二支撐連桿，具有樞轉(zhuǎn)地安裝在第二主連桿上的一側(cè)以及樞轉(zhuǎn)地安裝在第一支撐連桿的另一側(cè)上的另一側(cè)。
[0025]如果第一框架和第二框架沿直線延伸，則第一支撐連桿和第二支撐連桿可折疊并設(shè)置在第一主連桿和第二主連桿之間，并可支撐施加到膝關(guān)節(jié)組件的載荷。
[0026]第一主連桿和第二主連桿可利用彈性單元彼此連接，所述彈性單元可設(shè)置在第一主連桿和第二主連桿之間并可支撐施加到膝關(guān)節(jié)組件的載荷。
[0027]第一主連桿和第三滑輪可利用第一輔助連桿彼此連接，第二主連桿和第三滑輪可利用第二輔助連桿彼此連接。
[0028]如果第二框架相對于第一框架樞轉(zhuǎn)，則第一輔助連桿和第二輔助連桿之間在第三滑輪處形成的角度可改變。
[0029]第一滑輪可利用線材連接到驅(qū)動滑輪，連接第一滑輪和驅(qū)動滑輪的線材的一端和另一端中的至少一端可連接到驅(qū)動源。
[0030]第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪可利用線材彼此連接，所述第一滑輪、線材、第二滑輪和第三滑輪可通過傳遞到第一滑輪驅(qū)動力而一起旋轉(zhuǎn)。
[0031]齒輪可分別形成在第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪的外周表面上，第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪可利用與所述齒輪嚙合的輔助齒輪彼此連接。
[0032]其他示例性實施例涉及一種安裝在用戶的身體上以輔助用戶步行的步行輔助機器人。
[0033]在一些示例性實施例中，所述步行輔助機器人包括:第一框架，安裝在用戶的大腿上；第二框架，安裝在用戶的小腿上；膝關(guān)節(jié)組件，樞轉(zhuǎn)地連接第一框架和第二框架并支撐載荷，其中，所述膝關(guān)節(jié)組件可包括:第一主連桿，樞轉(zhuǎn)地連接到第一框架；第二主連桿，樞轉(zhuǎn)地連接到第二框架；第一輔助連桿，具有利用第一旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)地連接到第一主連桿的一偵h第二輔助連桿，具有利用第二旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)地連接到第二主連桿的一側(cè)，并且所述第二輔助連桿的另一側(cè)利用第三旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)地連接到第一輔助連桿的另一側(cè)，如果驅(qū)動力傳遞到第一輔助連桿的一側(cè)，則第三旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸運動。
[0034]由于傳遞到第一輔助連桿的一側(cè)的驅(qū)動力而使得第一輔助連桿和第二輔助連桿之間在第三旋轉(zhuǎn)軸處的角度可改變，以使第二框架相對于第一框架樞轉(zhuǎn)。
[0035]所述步行輔助機器人還可包括:第一滑輪，第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在第一滑輪上并且驅(qū)動力傳遞到第一滑輪；第二滑輪，第二旋轉(zhuǎn)軸安裝在第二滑輪上；第三滑輪，第三旋轉(zhuǎn)軸安裝在第三滑輪上。
[0036]第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪可利用線材彼此連接。
[0037]第三滑輪可同時繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)和繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第二滑輪可同時繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)和繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0038]至少一些示例性實施例可涉及一種關(guān)節(jié)組件。
[0039]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件可被構(gòu)造為連接被構(gòu)造為分別安裝在穿戴者的腿的上部和下部的第一框架和第二框架。
[0040]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件可包括:第一滑輪，被構(gòu)造為繞形成在第一框架和第一輔助連桿的第一端中的第一軸旋轉(zhuǎn)；第二滑輪，被構(gòu)造為響應(yīng)于第一滑輪的旋轉(zhuǎn)而繞形成在第一輔助連桿的第二端和第二輔助連桿的第一端中的第二軸旋轉(zhuǎn)；第三滑輪，被構(gòu)造為響應(yīng)于第一滑輪的旋轉(zhuǎn)而繞形成在第二框架和第二輔助連桿的第二端中的第三軸旋轉(zhuǎn)，使得第二軸和第三軸的位置相對于第一軸改變。
[0041]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件包括:線材，被構(gòu)造為連接第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪；驅(qū)動器，被構(gòu)造為拉動線材，使得第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，同時第二軸和第三軸的旋轉(zhuǎn)中心相對于第一滑輪運動。
[0042]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件包括處理器，所述處理器被構(gòu)造為指示驅(qū)動器以基于關(guān)節(jié)組件的穿戴者的重量和穿戴者的步行周期的當(dāng)前階段中的一個或更多個而確定的張力的量來拉動線材。
[0043]在一些示例性實施例中，所述關(guān)節(jié)組件被構(gòu)造為同時轉(zhuǎn)動和滑動，使得當(dāng)關(guān)節(jié)組件彎曲時第一框架和第二框架分別與穿戴者的腿的上部和下部對齊。
【附圖說明】
[0044]通過下面結(jié)合附圖對實施例進行的描述，示例性實施例的這些和/或其他方面將變得明顯和更加容易理解，在附圖中:
[0045]圖1是根據(jù)一些示例性實施例的步行輔助機器人的概念圖；
[0046]圖2A和圖2B是用于描述其上安裝了圖1中示出的步行輔助機器人的用戶的膝關(guān)節(jié)的運動的視圖；
[0047]圖3是根據(jù)一些示例性實施例的步行輔助機器人的膝關(guān)節(jié)的概念圖；
[0048]圖4是根據(jù)一些示例性實施例的步行輔助機器人的視圖；
[0049]圖5是圖4的I部分的分解透視圖；
[0050]圖6A和圖6B是用于描述包括在圖4中示出的步行輔助機器人中的膝關(guān)節(jié)的運動的視圖；
[0051]圖7是包括在圖4的步行輔助機器人中的膝關(guān)節(jié)的分解透視圖；
[0052]圖8A和圖SB是用于描述根據(jù)一些示例性實施例的膝關(guān)節(jié)和驅(qū)動力傳遞結(jié)構(gòu)的運動的視圖；
[0053]圖9A和圖9B是用于描述根據(jù)一些示例性實施例的膝關(guān)節(jié)和驅(qū)動力傳遞結(jié)構(gòu)的運動的視圖；
[0054]圖1OA和圖1OB是用于描述根據(jù)其他示例性實施例的膝關(guān)節(jié)和驅(qū)動力傳遞結(jié)構(gòu)的運動的視圖；
[0055]圖1lA和圖1lB是用于描述根據(jù)其他示例性實施例的根據(jù)膝關(guān)節(jié)的運動的載荷支撐結(jié)構(gòu)的視圖；
[0056]圖12A和圖12B是用于描述根據(jù)其他示例性實施例的根據(jù)膝關(guān)節(jié)的運動的載荷支撐結(jié)構(gòu)的視圖；
[0057]圖13A和圖13B是用于描述根據(jù)其他示例性實施例的根據(jù)膝關(guān)節(jié)的運動的載荷支撐結(jié)構(gòu)的視圖；
[0058]圖14示出了根據(jù)一些示例性實施例的步行輔助機器人。
【具體實施方式】
[0059]現(xiàn)在將詳細說明示例性實施例，示例性實施例的一些示例在附圖中示出，在附圖中，相同的標(biāo)號始終指示相同的元件。
[0060]然而，應(yīng)該理解的是，不意在將本公開限于公開的特定的示例性實施例。相反，示例性實施例將涵蓋落在示例性實施例的范圍內(nèi)的所有變型、等同物和替代物。在附圖的整個說明中，相同的標(biāo)號指示相同的元件。
[0061]將理解的是，盡管在此可使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各個元件，但是這些元件不應(yīng)該受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一元件區(qū)分開。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，第一元件可被命名為第二元件，類似地，第二元件可被命名為第一元件。如在此所使用的，術(shù)語“和/或”包括所列相關(guān)項中的一個或更多個的任意和所有組合。
[0062]將理解的是，當(dāng)元件被稱為“連接到”或“結(jié)合到”另一元件時，它可直接連接或結(jié)合到另一元件，或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接連接到”或“直接結(jié)合到”另一元件時，不存在中間元件。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語應(yīng)該以相同的方式進行解釋(例如，“在……之間”與“直接在……之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等)。
[0063]在此使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而