穿戴模块和包括穿戴模块的运动辅助装置的制作方法

1.本公开涉及一种穿戴模块和包括穿戴模块的运动辅助装置。


背景技术：

2.运动辅助装置是指帮助因各种疾病、事故等而无法独立行走的患者进行用于康复治疗的锻炼的机构或装置。随着最近日益加剧的老龄化社会，越来越多的人由于关节功能紊乱问题而在锻炼中经历不便或难以进行正常锻炼，并且对运动辅助装置的兴趣日益增加。运动辅助装置被穿戴在用户的身体上，以通过提供必要的肌肉力量来辅助用户进行运动，并且引导用户行走，使得用户可正常运动。
3.通常，穿戴运动辅助装置的用户是身体残疾的人。对于这些人来说，穿戴运动辅助装置本身的过程可能是困难的。需要一种能够在没有其他人的帮助的情况下使身体残疾的用户单独穿戴运动辅助装置的技术。
4.以上描述已经由发明人在构思本公开的过程中拥有或获得，并且不一定是在提交本技术之前公知的技术。


技术实现要素：

5.技术解决方案
6.根据示例实施例，一种穿戴模块包括：盖，包括盖体和穿过所述盖体形成的盖孔；支撑部件，包括由比所述盖的材料更柔性的材料形成的支撑体、连接到所述支撑体并且从所述盖体可拆卸的支撑头、以及连接到所述支撑体的附接部件，其中，所述附接部件相对于所述支撑体位于所述支撑头的相对侧上并且穿过所述盖孔以附接到所述支撑体的外表面；以及弹性层，部分地固定到所述支撑部件并且相对于所述盖可移动。
7.所述弹性层的一部分可固定到所述支撑体的内表面，所述弹性层的另一部分可沿着所述盖体的内表面可滑动。
8.所述穿戴模块还可包括：主引导件，连接到所述盖并且被构造为引导所述弹性层的滑动。
9.基于所述支撑头安装于所述盖上的状态，在所述附接部件通过穿过所述盖而向所述支撑头侧移动时，所述弹性层可朝向所述支撑头侧移动。
10.所述附接模块还可包括：缓冲部，连接到所述主引导件并且相对于所述主引导件位于在所述支撑体的相对侧上。
11.当所述支撑头与所述盖之间的距离增加时，所述弹性层的势能可增加。
12.在所述支撑头安装在所述盖上的状态下，所述弹性层可具有最小势能。
13.所述支撑头可由比所述支撑体更刚性的材料形成。
14.所述穿戴模块可包括：辅助引导件，连接到所述支撑部件并且被构造为引导所述弹性层的移动。
15.所述穿戴模块还可包括：带，具有固定到所述盖的一端和固定到所述支撑部件或
所述辅助引导件的另一端。
16.所述穿戴模块还可包括：带引导件，连接到所述支撑部件并且被构造为支撑所述带。
17.所述支撑部件可通过磁力而从盖可拆卸。
18.根据示例实施例，一种运动辅助装置包括：主框架；致动器，设置在所述主框架上；驱动框架，通过从所述致动器接收动力而可旋转；盖，连接到所述驱动框架；支撑部件，包括由比所述盖的材料更柔性的材料形成的支撑体、连接到所述支撑体并从所述盖可拆卸的支撑头、以及形成在所述支撑体的端部并通过穿过所述盖而附接到所述支撑体的附接部件；以及弹性层，部分地固定到所述支撑部件并且相对于所述盖可移动。
19.所述弹性层的一部分可固定到支撑体的内表面，并且所述弹性层的另一部分可沿着所述盖的内表面可滑动。
20.所述运动辅助装置还可包括：主引导件，连接到所述盖并且被构造为引导所述弹性层的滑动。
21.当所述支撑头与所述盖之间的距离增加时，所述弹性层的势能可增加。
22.所述主框架可被构造为支撑用户的腰部，并且所述盖和所述支撑部件可被构造为包裹所述用户的大腿。
附图说明
23.图1是根据示例实施例的运动辅助装置的前视图。
24.图2是根据示例实施例的运动辅助装置的侧视图。
25.图3是示意性地示出根据示例实施例的运动辅助装置的穿戴模块的示例的平面图。
26.图4是示出根据示例实施例的调节穿戴模块的尺寸的示例的平面图。
27.图5是沿图3的线v-v截取的穿戴模块的剖视图。
28.图6是示意性地示出根据示例实施例的穿戴运动辅助装置的用户向前移动的示例的侧视图。
29.图7是示意性地示出图6的示例中的穿戴模块的状态的平面图。
30.图8和图9是示意性地示出根据示例实施例的穿戴模块的另一示例的平面图。
31.图10是示意性地示出根据示例实施例的运动辅助装置的穿戴模块的另一示例的平面图。
32.图11是示出根据示例实施例的运动辅助装置的穿戴模块被穿戴在用户的上臂上的示例的视图。
具体实施方式
33.以下详细的结构或功能描述仅作为示例提供，并且可对示例实施例进行各种改变和修改。因此，示例实施例不被解释为限于本公开，并且应当被理解为包括在本公开的构思和技术范围内的所有改变、等同物和替换。
34.本文中可使用诸如第一、第二等术语来描述各种组件。这些术语中的每一个不用于定义相应组件的本质、顺序或次序，而是仅用于将相应组件与其他组件区分开。例如，“第
一”组件可被称为“第二”组件，并且类似地，“第二”组件可被称为“第一”组件。
35.应当注意，当描述一个组件“连接”、“联接”或“耦接”到另一个组件时，尽管第一组件可直接连接、联接或耦接到第二组件，但是第三组件可“连接”、“联接”或“耦接”在第一组件和第二组件之间。
36.除非上下文另有明确说明，否则单数形式旨在也包括复数形式。将进一步理解，当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的总体的存在或添加。
37.可使用相同的名称来描述包括在上述示例实施例中的元件和具有共同功能的元件。除非另有说明，否则对示例实施例的描述可适用于以下示例实施例，因此，为了简洁起见，将省略重复的描述。
38.除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。诸如在常用词典中定义的那些术语的术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。
39.在下文中，将参照附图详细描述示例实施例。当参照附图描述示例实施例时，相同的附图标记指代相同的元件，并且将省略与其相关的任何重复描述。
40.图1是根据示例性实施例的运动辅助装置的前视图，并且图2是根据示例性实施例的运动辅助装置的侧视图。
41.参照图1和图2，运动辅助装置1可由用户穿戴并辅助用户的运动。用户可以是例如但不限于人、动物或机器人。另外，虽然图1示出了运动辅助装置1辅助用户的大腿的运动的例子，但运动辅助装置1也可辅助用户的上半身的其他部位例如手、上臂以及下臂的运动，或者用户的下半身的其他部位例如脚以及小腿的运动。换句话说，运动辅助装置1可辅助用户的一部分的运动。在下文中，对运动辅助装置1辅助用户的大腿的运动的例子进行说明。
42.运动辅助装置1可包括主体80、一对主框架20、一对条带60、连接到一对条带60中的一个条带的辅助条带70、致动器30、关节构件40、驱动框架50、盖11和支撑部件12。
43.运动辅助装置1可单独地支撑用户的近端部分和远端部分，以辅助近端部分和远端部分之间的相对运动。运动辅助装置1的穿戴在用户的近端部分上的组件可被称为“近端穿戴单元”，并且穿戴在远端部分上的组件可被称为“穿戴模块”(或远端穿戴单元)。例如，运动辅助装置1的部件中的主体80、一对主框架20、一对条带60和辅助条带70可与近端穿戴单元相应，并且盖11和支撑部件12可与穿戴模块相应。例如，近端穿戴单元可穿戴在用户的腰部或骨盆上，并且穿戴模块可穿戴在用户的大腿或小腿上。应注意，近端穿戴单元和穿戴模块的穿戴位置不限于此。例如，近端穿戴单元可穿戴在用户的躯干或肩部上，并且穿戴模块可穿戴在用户的上臂或下臂上。
44.主体80可容纳被配置为控制致动器30的控制器(未示出)和被配置为向致动器30供电的电源(未示出)。例如，基于运动辅助装置1穿戴在用户身体上的状态，主体80可设置在用户的背部。
45.一对主框架20可连接到主体80。主框架20可支撑用户的身体的一部分。主框架20可接触用户的外表面的至少一部分。主框架20可具有沿着用户的外部环绕用户的外部的形
状。主框架20可形成为弯曲成与用户的接触部分相应的形状。换言之，主框架20可包括与用户接触的弯曲表面。例如，主框架20可支撑用户的腰部。
46.一对条带60可连接到一对主框架20。在用户穿戴运动辅助装置1之前，一对条带60可保持在向前( x方向)延伸的状态，并且可不妨碍用户穿戴一对主框架20。在用户穿戴一对主框架20的状态下，一对条带60可变形并环绕用户的前部，如图所示。主体80、一对主框架20和一对条带60可完全环绕用户的大腿的圆周。
47.一对辅助条带70可在条带60彼此重叠的状态下将一对条带60彼此固定。例如，一对条带60中的一个条带60可与一对辅助条带70一起包裹另一个条带。
48.致动器30可提供用于传递到关节构件40的动力。致动器30可包括被配置为通过从电源接收电压或电流来产生动力的电机。例如，致动器30可设置在关节构件40的横向方向上。换句话说，致动器30的旋转轴和关节构件40的旋转轴可彼此间隔开。在该示例中，与致动器30和关节构件40共享旋转轴的情况相比，从用户突出的部分的高度可减小。在另一示例中，与附图不同，致动器30可设置为与关节构件40间隔开。在该示例中，可提供用于将动力从致动器30传递到关节构件40的动力传递模块。动力传递模块可以是旋转体(诸如齿轮)，或者可以是纵向构件(诸如电线、电缆、绳、橡胶带、弹簧、带或链条)。然而，在示例实施例中，致动器30的位置和动力传递结构不受限制。
49.关节构件40可从致动器30接收用于辅助用户的关节部分的运动的动力。关节构件40可设置在与用户的关节部分相应的位置处。关节构件40可设置在主框架20的一侧。关节构件40的一侧可连接到致动器30，另一侧可连接到驱动框架50、盖11和支撑部件12。关节构件40可通过从致动器30接收的动力而被旋转。用于测量关节构件40的旋转角度的编码器可设置在关节构件40的一侧上。
50.驱动框架50可传递用于辅助用户的一部分的运动的辅助力。这里，辅助力可理解为在与用户的一部分的运动方向相同的方向上作用的力。换句话说，辅助力可被理解为通过从施加到用户的一部分的力中排除在与用户的所述部分的运动方向相交的方向上施加的力而获得的力。驱动框架50的一个端部可连接到关节构件40并且可旋转。驱动框架50的另一端部可连接到支撑部件12，并且可将辅助力传递到用户的一部分。例如，驱动框架50可推动或拉动用户的大腿。驱动框架50可在用户的大腿的纵向方向上延伸。驱动框架50可弯曲以环绕用户的大腿的圆周的至少一部分。例如，驱动框架50的上部可覆盖用户的身体的面向侧面( y方向或-y方向)的部分，并且驱动框架50的下部可覆盖用户的身体的面向前部( x方向)的部分。
51.盖11可向用户的一部分施加辅助力。盖11可设置在驱动框架50的另一端部与支撑部件12之间。例如，盖11可设置在用户的大腿的一侧，以推动或拉动用户的大腿。盖11可设置在用户的大腿的前表面上。盖11可设置在用户的大腿的周向方向上。盖11可围绕驱动框架50的另一端部朝向两侧延伸。盖11可包括与用户的大腿相应的弯曲表面。
52.支撑部件12可连接到盖11的一侧。例如，支撑部件12可设置成覆盖用户的大腿的圆周的至少一部分，以防止用户的大腿与驱动框架50分离。
53.图3是示意性地示出根据实施例的运动辅助装置的穿戴模块的平面图，图4是示出根据实施例的调节穿戴模块的尺寸的示例的平面图，图5是沿图3的线v-v截取的穿戴模块的剖视图。
54.参照图3至图5，运动辅助装置可通过弹力容易地穿戴在用户的身体上。运动辅助装置可包括驱动框架50、连接到驱动框架50的盖11、可拆卸地连接到盖11的支撑部件12、设置在盖11和支撑部件12的纵向方向上的弹性层10、被构造为引导弹性层10的主引导件13、辅助引导件14和缓冲部19。
55.盖11可将驱动框架50的动力传递到支撑部件12。驱动框架50的动力可通过盖11传递到支撑部件12，并且可最终辅助用户的关节的运动。盖11可覆盖用户的身体的一部分。例如，盖11可设置在用户的大腿的前部上，并且可弯曲以环绕大腿的前部的部分区域。盖11可包括盖体111、连接到盖体111的盖头112以及穿过盖体111形成的盖孔113。
56.支撑部件12可支撑用户的远端部分。支撑部件12也可通过包围用户的远端部分而与盖11一起支撑该远端部分。例如，支撑部件12和盖11可环绕用户的大腿。支撑部件12可包括由比盖11的材料更柔性的材料形成的支撑体121、连接到支撑体121并且从盖头112可拆卸的支撑头122、以及连接到支撑体121的附接部件123，附接部件123相对于支撑体121位于支撑头122的相对侧并且穿过盖孔113以附接到支撑体121的外表面。
57.盖11和支撑部件12可具有基于盖11和支撑部件12彼此接合的状态而完全环绕用户的远端部分的形状。可在支撑体121的表面和附接部件123的表面分别设置相互附接的第一附接区域a1和第二附接区域a2。例如，第一附接区域a1可形成在支撑体121的外表面上，第二附接区域a2可形成在附接部件123的面向支撑体121的表面上。在示例中，第一附接区域a1和第二附接区域a2可以是维可牢搭扣区域。在另一示例中，第一附接区域a1和第二附接区域a2可各自包括在纵向方向上形成的多个纽扣。
58.由于附接部件123具有穿透盖11的形状，因此可使用移动附接部件123穿过盖孔113的方案(例如，拉动附接部件123的方案)来调节盖11和支撑部件12中的每一个的内部区域的尺寸。因此，用户可容易地调节穿戴模块的尺寸。
59.弹性层10可部分地固定到支撑部件12，并且可相对于盖11移动。弹性层10可沿着盖11在盖11的周向方向上移动。这里，周向方向可指盖11和支撑部件12覆盖用户的远端部分的方向。弹性层10可在支撑部件12和盖11彼此接合之前向支撑部件12提供弹力，以帮助支撑部件12接合到盖。
60.如果支撑头122和盖11之间的距离增加，则弹性层10的势能可能增加。为了使用户穿戴穿戴模块，首先需要展开支撑部件12的过程。这里，支撑部件12的展开可指通过将支撑头122与盖11分离而将支撑头122与盖11充分间隔开来提供用户的大腿将被放入的空间的操作。在用户的大腿放入盖11和支撑部件12中的状态下，弹性层10可向支撑部件12提供恢复力，并且支撑头122可设置为与盖11相邻。用户可通过容易地保持与盖11相邻设置的支撑头122来容易地将支撑部件12附接到盖11。
61.盖头112和支撑头122可分别容纳磁体，并且盖11和支撑部件12可通过磁力可拆卸地附接。
62.弹性层10的一部分区域可固定到支撑部件12，其他区域相对于支撑部件12和盖11可移动。例如，在图3所示的第一点p1与第二点p2之间的区域中，弹性层10可固定到支撑部件12。例如，弹性层10的至少一部分可固定到支撑体121的内表面。弹性层10的另一部分可相对于盖11可移动。例如，弹性层10可沿着盖体111的内表面滑动。当支撑体121的第一附接区域a1和附接部件123的第二附接区域a2彼此附接的点被称为第三点p3时，弹性层10可在
第三点p3与盖孔113间隔开的距离改变期间沿着盖体111的内表面滑动。
63.弹性层10可在支撑头122安装于盖11上的状态下具有最小的势能。由于这种特征，可增强弹性层10的固定到支撑部件12的部分的耐久性。
64.基于盖11和支撑部件12彼此接合的状态，弹性层10可包括设置在支撑部件12中的第一端10a和设置在盖11中的第二端10b。第一端10a与支撑头122间隔开的距离可保持不变。同时，第二端10b与盖头112间隔开的距离可根据弹性层10的移动而变化。
65.主引导件13可与盖11连接，并引导弹性层10的移动。主引导件13可防止弹性层10与盖11分离。主引导件13和盖11可包围弹性层10。主引导件13也可由比支撑体121更刚性的材料形成。例如，与支撑体121相比，主引导件13可由相对刚性并且不容易因外力而变形的材料形成。另外，主引导件13也可在内部具备用于容纳弹性层10的容纳空间。容纳空间的宽度w1可大于弹性层10的宽度w2。基于这种结构，可减少或防止主引导件13被用户的身体按压的现象。由此，即使在将穿戴模块穿戴于用户的身体的状态下，也可顺利地进行弹性层10的滑动。
66.缓冲部19可与主引导件13连接，并且可相对于主引导件13设置在支撑体121的相反侧。缓冲部19可增强用户在穿戴运动辅助装置时体验的舒适度。
67.辅助引导件14可连接到支撑部件12，并且可引导弹性层10的移动。辅助引导件14可防止弹性层10从支撑部件12分离。辅助引导件14和支撑部件12也可包围弹性层10。
68.在用户拉动附接部件123的过程中，基于支撑头122安装在盖11上的状态，在附接部件123穿过盖11朝向支撑头122移动时，弹性层10可沿着盖11朝向支撑头122移动。在上述过程中，可保持弹性层10的第一端10a与支撑头122间隔开的距离，并且弹性层10的第二端10b可接近支撑头122。
69.图6是示意性地示出根据示例实施例的穿戴运动辅助装置的用户向前移动的示例的侧视图，图7是示意性地示出图6的示例中的穿戴模块的状态的平面图。
70.参照图6和图7，运动辅助装置可放置在托架9上。托架9可包括托架体90、与托架体90的上侧连接并且能够支撑运动辅助装置的主体80的托架头91、以及与托架体90连接并且设置在运动辅助装置的穿戴模块内部的托架臂92。
71.用户可首先穿戴运动辅助装置的近端可穿戴单元。例如，用户可以以这样的方式穿戴近端穿戴单元，主体80、主框架20和条带60环绕他或她的腰部或骨盆，并且条带60用辅助条带70固定。
72.然后，用户可通过将用户的大腿放入穿戴模块中来向前移动。在用户前进时，卡挂于托架臂92的支撑部件12和弹性层10相对平坦地伸展，弹性层10的势能可增加。当用户向前移动时，弹性层10的第二端10b可远离盖头112移动。由于支撑部件12以附接部件123穿过盖孔113而附接到支撑体121的状态设置，因此可将支撑部件12挂在盖11上。即使在用户的大腿t未完全穿戴在穿戴模块上的状态下，弹性层10也可由主引导件13和辅助引导件14引导，因此大腿t可不与盖11或支撑部件12分离。
73.图7示出托架臂92挂在支撑头122上的状态。如果用户稍微进一步向前移动，则托架臂92可进一步远离支撑头122。这里，支撑头122可通过弹性层10的复原力而向盖头112侧移动。因此，支撑头122可邻近盖头112设置。用户可通过用手将支撑头122保持在盖头112附近而容易地将支撑头122安装到盖头112。用户可容易地握住支撑头122，而不会过度转动腰
部或校正姿势。
74.图8和图9是示意性地示出根据示例实施例的穿戴模块的另一示例的平面图。
75.参照图8和图9，运动辅助装置可包括驱动框架50、连接到驱动框架50的盖11、可拆卸地连接到盖头112的支撑部件12、沿盖11和支撑部件12的纵向方向设置的弹性层10、被构造为引导弹性层10的主引导件13和辅助引导件14、被构造为在未施加外力的状态下设定盖11和支撑部件12各自的形状的带15和被构造为支撑带15的带引导件16。
76.带15可具有固定到盖11的第一端15a和固定到支撑部件12或辅助引导件14的第二端15b。当用户的大腿t被放入盖11和支撑部件12中时，带15可在盖11和支撑部件12接触大腿t之前接触大腿t。带15可被大腿t按压。当带15被按压时，支撑部件12的支撑头122可接近盖头112。如图所示，带15的第二端15b固定到辅助引导件14，然而，应当注意，示例实施例不限于此。例如，带15的第二端15b可固定到支撑部件12中的未设置弹性层10的区域。带15可不与弹性层10干涉。
77.带引导件16可支撑带15，以调节带15与盖11或支撑部件12间隔开的最大距离。例如，带引导件16可支撑带15的中心区域，使得带15的中心区域可设置成靠近支撑部件12的内表面。
78.图10是示意性地示出根据示例实施例的运动辅助装置的穿戴模块的另一示例的平面图。
79.参照图10，连接到驱动框架50的穿戴模块可支撑用户的身体的一部分。穿戴模块可包括盖11、支撑部件12、弹性层10、主引导件13、辅助引导件14和缓冲部19。盖11可包括盖孔113，其中，支撑部件12穿过盖孔113。支撑部件12可包括由比盖11的材料更柔性的材料形成的支撑体121、连接到支撑体121并且从盖头112可拆卸的支撑头122、以及连接到支撑体121的附接部件123，其中，附接部件123相对于支撑体121位于支撑头122的相对侧并且穿过盖孔113以附接到支撑体121的外表面。
80.支撑体121可包括沿纵向方向形成在外表面上的多个联接槽121a。附接部件123可包括可插入多个联接槽121a中的一个联接槽中的联接突起123a。由于多个联接槽121a从支撑体121的外表面凹陷，因此支撑体121的一部分可在穿过盖孔113的同时不与盖11干涉。
81.图11是示出根据示例实施例的运动辅助装置的穿戴模块被穿戴在用户的上臂上的示例的视图。
82.参照图11，运动辅助装置的穿戴模块可安装在用户的上臂上。例如，运动辅助装置的关节构件940可设置在用户的肩部附近，并且驱动框架950可连接到关节构件940并沿着用户的上臂布置。盖911可连接到驱动框架950的端部以支撑用户的上臂的一部分。支撑部件912可连接到盖911以支撑上臂的其他部分。可在盖911及支撑部件912的内侧设置弹性层(未图示)。关节构件940可通过从致动器(未示出)接收动力来旋转驱动框架950。
83.尽管已经参照有限的附图描述了示例实施例，但是本领域普通技术人员可基于此应用各种技术修改和变化。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合，或者由其他组件或其等同物替换或补充，则可实现合适的结果。
84.因此，权利要求的其他实施方式、其他实施例和/或等同物在所附权利要求的范围内。