一种关节驱动装置及其控制方法制造方法及图纸

本申请公开了一种关节驱动装置及其控制方法，关节驱动装置包括：第一关节绑缚件和第二关节绑缚件，用于绑缚人体关节；驱动组件，包括绕线盘、第一驱动线和第二驱动线，第一驱动线和第二驱动线缠绕于绕线盘，第一驱动线连接第一关节绑缚件，第二驱动线连接第二关节绑缚件；其中，绕线盘被配置为：朝第一方向转动收缩第一驱动线，以拉动第一关节绑缚件，或朝第二方向转动收缩第二驱动线，以拉动第二关节绑缚件，第一方向和第二方向相反。通过这样的方式，将第一驱动线和第二驱动线缠绕于同一个绕线盘，能够同时对人体的多个关节提供助力。

【技术实现步骤摘要】
一种关节驱动装置及其控制方法
本申请涉及人体助力
，具体涉及一种关节驱动装置及其控制方法。
技术介绍
对于长期负重行走的士兵，关节驱动装置可以帮助其减少能量消耗，提高士兵负重执行任务的能力，在单兵作战系统中起到重要作用；对于下肢功能障碍患者，关节驱动装置可以通过任务型的康复训练，恢复患者的肢体功能，常用于中风患者下肢功能，或老年人行走辅助，关节驱动装置在重建下肢功能障碍患者的运动能力，以及改善老年人生活质量方面具有重要意义。现如今大多数的关节驱动装置都是对人体的单关节进行助力，并且通常一个驱动装置只能助力一个关节，在对人体多关节进行助力时，需要的驱动装置数量增加，导致整个关节驱动装置的重量较大。因此，如何对多关节进行助力，同时减小关节驱动装置的重量，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提供一种关节驱动装置及其控制方法，将第一驱动线和第二驱动线缠绕于同一个绕线盘，能够同时对人体的多个关节提供助力。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种关节驱动装置，包括第一关节绑缚件和第二关节绑缚件，用于绑缚人体关节；驱动组件，包括绕线盘、第一驱动线和第二驱动线，第一驱动线和第二驱动线缠绕于绕线盘，第一驱动线连接第一关节绑缚件，第二驱动线连接第二关节绑缚件；其中，绕线盘被配置为：朝第一方向转动收缩第一驱动线，以拉动第一关节绑缚件，或朝第二方向转动收缩第二驱动线，以拉动第二关节绑缚件，第一方向和第二方向相反。其中，关节驱动装置还包括：运动传感器，设置于第一关节绑缚件，用于检测人体的运动状态；驱动组件还包括：电机，连接绕线盘；控制器，连接电机，用于在运动传感器检测到人体处于第一运动状态时，控制绕线盘以第一方向转动，进而收缩第一驱动线，拉动第一关节绑缚件，或在运动传感器检测到人体处于第二运动状态时，控制绕线盘以第二方向转动，进而收缩第二驱动线，拉动第二关节绑缚件。其中，驱动组件还包括：编码器，连接控制器，用于反馈电机的转动信息；关节驱动装置还包括：拉力传感器，设置于第一驱动线和第二驱动线，与编码器通讯连接，用于获取第一驱动线拉动第一关节绑缚件或第二驱动线拉动第二关节绑缚件的实际拉力大小，并将实际拉力大小发送至编码器，以使编码器对电机的转动信息进行修正反馈。其中，关节驱动装置还包括：躯干绑缚件，连接驱动组件，用于将驱动组件固定于人体躯干；驱动组件还包括挂钩、机架和驱动组件保护罩，挂钩设置于机架，用于连接躯干绑缚件；机架与驱动组件保护罩之间用于容置电机和绕线盘。其中，驱动组件还包括：绕线盘保护盖，套设于绕线盘，用于保护驱动线；电池，连接电机，用于为驱动组件提供电源。其中，绕线盘包括线槽和两个凹槽，线槽用于缠绕驱动线，凹槽设置于绕线盘相对两侧，分别用于固定第一驱动线和第二驱动线。其中，第一关节绑缚件为髋关节绑缚件，用于绑缚人体髋关节；第二关节绑缚件为膝关节绑缚件，用于绑缚人体膝关节；其中，髋关节绑缚件在第一驱动线的拉动作用下，对人体髋关节摆动屈曲形成主动拉伸助力，膝关节绑缚件在第二驱动线的拉动作用下，对人体膝关节屈曲形成主动拉伸助力。其中，关节驱动装置还包括关节辅助板，关节辅助板设置于第二关节绑缚件，连接第二驱动线；其中，关节辅助板为弧形，以使关节辅助板与膝关节贴合。其中，关节驱动装置还包括驱动线调节件，驱动线调节件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，第二驱动线包括第一子驱动线、第二子驱动线和第三子驱动线；第一子驱动线的一端连接第一连接端，第一子驱动线的另一端连接绕线盘；第二子驱动线的一端连接第二连接端，第二子驱动线的另一端连接关节辅助板；第三子驱动线的一端连接第三连接端，第三子驱动线的另一端连接关节辅助板。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种关节驱动装置的控制方法，该控制方法包括：获取传感信号；根据传感信号确定人体的运动状态；在人体处于第一运动状态时，控制驱动组件中的绕线盘以第二方向转动，进而收缩第一驱动线，拉动第一关节绑缚件；在人体处于第二运动状态时，控制绕线盘以第一方向转动，进而收缩第二驱动线，拉动第二关节绑缚件。本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的一种关节驱动装置，包括第一关节绑缚件、第二关节绑缚件和驱动组件，驱动组件包括绕线盘、第一驱动线和第二驱动线，第一驱动线分别连接绕线盘和第一关节绑缚件，第二驱动线分别连接绕线盘和第二关节绑缚件，绕线盘被配置为：朝第一方向转动收缩第一驱动线，以拉动第一关节绑缚件，朝第二方向转动收缩第二驱动线，以拉动第二关节绑缚件。通过这样的方式，一方面，将第一驱动线和第二驱动线缠绕于同一个绕线盘，能够同时对人体的多个关节提供助力；另一方面，多个关节绑缚件连接同一个绕线盘，以在驱动组件的作用下为多个关节提供助力，能够减少关节驱动装置的重量，减小使用者额外的能量损耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本申请提供的关节驱动装置一实施例的结构示意图；图2是本申请提供的关节驱动装置的穿戴后视图；图3是本申请提供的关节驱动装置的穿戴侧视图；图4是本申请提供的驱动组件一实施例的分解示意图；图5是图4中绕线盘的结构示意图；图6是图4中绕线盘的正视图；图7是本申请提供的驱动组件另一实施例的分解示意图；图8是驱动调节件的连接示意图；图9是第二子驱动线和第三子驱动线的连接示意图；图10是关节辅助板的结构示意图；图11是下肢在平地行走做伸展运动时的受力分布图；图12是下肢在上楼梯做伸展运动时的受力分布图；图13是本申请提供的关节驱动装置的控制方法一实施例的流程示意图；图14是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。目前大多数的关节驱动装置仍然采用刚性结构，对每一个驱动关节都有与之配套的驱动与传动系统，驱动系统过多会加大装置的整体质量，造成额本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关节驱动装置，其特征在于，所述关节驱动装置包括：/n第一关节绑缚件和第二关节绑缚件，用于绑缚人体关节；/n驱动组件，包括绕线盘、第一驱动线和第二驱动线，所述第一驱动线和所述第二驱动线缠绕于所述绕线盘，所述第一驱动线连接所述第一关节绑缚件，所述第二驱动线连接所述第二关节绑缚件；/n其中，所述绕线盘被配置为：朝第一方向转动收缩所述第一驱动线，以拉动所述第一关节绑缚件，或朝第二方向转动收缩所述第二驱动线，以拉动所述第二关节绑缚件，所述第一方向和所述第二方向相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种关节驱动装置，其特征在于，所述关节驱动装置包括：
第一关节绑缚件和第二关节绑缚件，用于绑缚人体关节；
驱动组件，包括绕线盘、第一驱动线和第二驱动线，所述第一驱动线和所述第二驱动线缠绕于所述绕线盘，所述第一驱动线连接所述第一关节绑缚件，所述第二驱动线连接所述第二关节绑缚件；
其中，所述绕线盘被配置为：朝第一方向转动收缩所述第一驱动线，以拉动所述第一关节绑缚件，或朝第二方向转动收缩所述第二驱动线，以拉动所述第二关节绑缚件，所述第一方向和所述第二方向相反。


2.根据权利要求1所述的关节驱动装置，其特征在于，
所述关节驱动装置还包括：
运动传感器，设置于所述第一关节绑缚件，用于检测人体的运动状态；
所述驱动组件还包括：
电机，连接所述绕线盘；
控制器，连接所述电机，用于在所述运动传感器检测到人体处于第一运动状态时，控制所述绕线盘以第一方向转动，进而收缩所述第一驱动线，拉动所述第一关节绑缚件，或在所述运动传感器检测到人体处于第二运动状态时，控制所述绕线盘以第二方向转动，进而收缩所述第二驱动线，拉动所述第二关节绑缚件。


3.根据权利要求2所述的关节驱动装置，其特征在于，
所述驱动组件还包括：
编码器，连接所述控制器，用于反馈所述电机的转动信息；
所述关节驱动装置还包括：
拉力传感器，设置于所述第一驱动线和所述第二驱动线，与所述编码器通讯连接，用于获取所述第一驱动线拉动所述第一关节绑缚件或所述第二驱动线拉动所述第二关节绑缚件的实际拉力大小，并将所述实际拉力大小发送至所述编码器，以使所述编码器对所述电机的转动信息进行修正反馈。


4.根据权利要求2所述的关节驱动装置，其特征在于，
所述关节驱动装置还包括：
躯干绑缚件，连接所述驱动组件，用于将所述驱动组件固定于人体躯干；
所述驱动组件还包括挂钩、机架和驱动组件保护罩，所述挂钩设置于机架，用于连接所述躯干绑缚件；所述机架与所述驱动组件保护罩之间用于容置所述电机和绕线盘。


5.根据权利要求2所述的关节驱动装置，其特征在于，
所述驱动组件还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春杰，吴新宇，刘友福，刘贻达，张宇，王卓，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44