用于移动机器人的流体致动器系统和方法技术方案

一种外骨骼系统，包括可充胀致动器，所述可充胀致动器被配置为由使用者穿戴。所述可充胀致动器包括：不透流体的构件，所述不透流体的构件至少部分地通过膜材料来限定流体室；以及第一界面和第二界面，所述第一界面和所述第二界面各自限定侧壁，所述膜材料联接到所述第一界面和所述第二界面的所述侧壁。一界面和所述第二界面的所述侧壁。一界面和所述第二界面的所述侧壁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于移动机器人的流体致动器系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用本申请是2020年2月25日提交且名称为“FLUIDIC ACTUATOR BLADDER GEOMETRY AND CONSTRUCTION METHOD”的代理人案号为0110496
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008PR0的美国临时申请62/981,141的非临时申请并要求该临时申请的权益。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
[0002]本申请还是2020年5月27日提交的名称为“POWERED DEVICE FOR IMPROVED USER MOBILITY AND MEDICAL TREATMENT”的代理人案号为0110496
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010PR0的美国临时申请63/030,586的非临时申请并要求该临时申请的权益。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
[0003]本申请还是2020年7月30日提交的名称为“POWERED DEVICE TO BENEFIT A WEARER DURING TACTICAL APPLICATIONS”的代理人案号为0110496
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011PR0的美国临时申请63/058,825的非临时申请并要求该临时申请的权益。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
[0004]本申请还与2016年3月28日提交的名称为“LOWER
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LEG EXOSKELETON SYSTEM AND METHOD”的代理人案号为0110496
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001US0的美国专利申请15/082,824相关。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
[0005]本申请还与2017年11月27日提交的名称为“PNEUMATIC EXOMUSCLE SYSTEM AND METHOD”的代理人案号为0110496
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002US1的美国专利申请15/823,523相关。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
[0006]本申请还与2018年4月13日提交的名称为“LEG EXOSKELETON SYSTEM AND METHOD”的代理人案号为0110496
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004US0的美国专利申请15/953,296相关。该申请特此以全文引用方式并出于所有目的并入本文。
附图说明
[0007]图1示出了包括联接在使用者的踝周围的流体致动器的外骨骼的示例。
[0008]图2是穿戴在使用者的两条腿上的外骨骼系统的实施方案的示例图示。
[0009]图3是外骨骼系统的框图。
[0010]图4a示出了处于第一配置并包括第一界面和第二界面以及不透流体的构件的流体致动器的示例实施方案的透视图。
[0011]图4b示出了处于第二充胀配置的图4a的流体致动器的示例实施方案的透视图。
[0012]图5示出了示例平面材料，该平面材料基本上不可沿平面材料的一个或多个平面轴线延伸，而在其他方向上是柔性的。
[0013]图6a示出了联接在使用者的踝周围的示例流体致动器的侧视图。
[0014]图6b示出了使用者的腿和图6a的流体致动器的横截面图。
[0015]图7示出了流体致动器的示例构造方法的侧视横截面图，其中焊接工具在膜材料与两个界面之间在界面的外边缘周围产生焊接处。
[0016]图8示出了包括在致动器的界面上或周围的多个传感器的示例致动器的侧视横截面图。
[0017]图9是联接到使用者的腿的致动器的一个示例实施方案的侧视图，该致动器包括整合到界面中的荷重计，该荷重计可被配置为测量流体致动器通过外骨骼脚结构施加到地面中的力。
[0018]图10a和图10b示出了支撑元件的示例，该支撑元件被配置为联接在膜材料与界面的侧壁之间的焊接处周围并支撑焊接处。
[0019]图10c示出了其中致动器的焊接处已经经由膜材料的一部分与界面分离而失效的示例。
[0020]图11a示出了不透流体的膜材料和一对界面的示例实施方案。
[0021]图11b示出了可通过联接图11a的不透流体的膜材料和一对界面来产生的流体致动器。
[0022]图12a示出了可产生用于构造流体致动器的不透流体的构件的两种形状的四块材料的示例。
[0023]图12b示出了由图12a的四块材料产生的不透流体的构件的侧视图。
[0024]图12c示出了由图12a的四块材料产生的不透流体的构件的侧视横截面图。
[0025]图13a示出了具有相对的平行的第一界面和第二界面的流体致动器的侧视横截面图，其中联接到该第一界面和该第二界面的膜材料具有第一侧和第二侧，其中第一侧比第二侧短。
[0026]图13b示出了图13a的致动器的配置，其中界面处于平行配置，其中第一侧已经达到最大长度，而第二侧尚未达到最大长度。
[0027]图13c示出图13a和图13b的致动器的配置，其中第一侧和第二侧两者都已经达到最大长度，使得界面相对于彼此成一定角度设置。
[0028]图14a示出了在第一元件与第二元件之间的剥离焊接处的示例。
[0029]图14b示出了在第一元件与第二元件之间的搭接焊接处。
[0030]图15示出了不透流体的构件的示例实施方案，该不透流体的构件包括膜材料的经由焊接处联接在一起以限定流体室的第一部分和第二部分。
[0031]图16a和图16b示出了由膜材料的在多个焊接处联接在一起以限定流体室的部分限定的不透流体的构件的相应配置，该流体室具有第一流体室部分和第二流体室部分。
[0032]图17a示出了具有梯形界面的流体致动器的顶视图，其中膜材料经由焊接处联接在界面的边缘周围。
[0033]图17b示出了具有矩形界面的流体致动器的顶视图，其中膜材料经由焊接处联接在界面的边缘周围。
[0034]图18示出了具有第一界面和第二界面的流体致动器的实施方案，其中第一界面包括限定入口通道的入口喷嘴，并且其中第二界面包括限定出口通道的出口喷嘴。
[0035]图19a和图19b示出了联接到使用者的腿和脚的多室流体致动器的两种配置，该多室流体致动器被配置为引起围绕使用者的踝的旋转。
[0036]图20示出了包括第一界面和第二界面的流体致动器的示例实施方案，其中膜材料在界面之间延伸并经由焊接处联接到界面的外面。
[0037]图21a示出了致动器的示例实施方案的侧视横截面图，该致动器包括具有由第一焊接处和第二焊接处限定的第一子室和第二子室的流体室，其中一个或多个条带可联接到膜材料的在第一焊接处和第二焊接处周围的部分，这可约束流体室的膨胀。
[0038]图21b示出了致动器的示例实施方案的侧视图，该致动器包括联接到一对相反界面并在该一对相反界面之间延伸的条带，这可约束不透流体的构件在界面之间的膨胀。
[0039]应当注意，附图未按比例绘制，并且在整个附图中，出于说明性目的，类似结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种外骨骼系统，所述外骨骼系统包括：可充胀致动器，所述可充胀致动器被配置为穿戴在使用者的脚的前部部分之上并且被配置为直接地邻近并包围所述使用者的所述脚的踝设置，所述可充胀致动器包括：不透流体的构件，所述不透流体的构件至少部分地通过不透流体的膜材料来限定流体室，所述不透流体的膜材料包括折叠成管配置的不可延伸且柔性的编织织物片材，所述管配置具有第一端部和第二端部以及内面和外面，第一平面界面和第二平面界面，所述第一平面界面和所述第二平面界面各自限定侧壁，所述不透流体的膜材料的所述内面周向联接在所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁周围，其中所述第一平面界面和所述第二平面界面分别设置在所述管配置的所述第一端部和所述第二端部处，所述第一平面界面和所述第二平面界面中的至少一者限定歧管，所述歧管被配置为允许流体流入和流出所述流体室以使所述流体室充胀和塌缩，其中所述流体室的充胀向所述第一平面界面和所述第二平面界面施加力，所述不透流体的膜材料的形状在所述流体室的最大充胀配置下限定非线性均衡状态，所述非线性均衡状态在所述最大充胀配置下产生机械止动，以及第一支撑元件和第二支撑元件，所述第一支撑元件和所述第二支撑元件分别周向联接在所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁周围并接合在所述不透流体的膜材料与所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁之间的周向联接以支撑在所述不透流体的膜材料与所述侧壁之间的所述周向联接，刚性脚结构，所述刚性脚结构联接到所述可充胀致动器的第一致动器端部，所述刚性脚结构被配置为包围所述使用者的所述脚的顶部部分，以及刚性胫结构，所述刚性胫结构联接到所述可充胀致动器的第二致动器端部，所述刚性胫结构被配置为包围所述使用者的胫的一部分，其中所述刚性脚结构和所述刚性胫结构被配置为当被所述使用者穿戴时接收由所述可充胀致动器产生的致动器载荷并将其传输到所述使用者的所述脚和所述胫；并且其中所述可充胀致动器的所述充胀产生围绕所述使用者的所述踝的力矩以引起所述使用者的所述脚的屈曲。2.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述不透流体的膜材料限定第一侧和第二侧，其中所述第一侧比所述第二侧短，其中所述流体室被配置为采取第一配置，其中所述第一侧和所述第二侧处于塌缩配置，这引起在所述第一侧和所述第二侧上的所述不透流体的膜材料向外隆起，其中所述流体室被配置为采取第二配置，其中所述第一侧已经达到第一最大长度，并且所述第二侧尚未达到最大长度，并且其中所述流体室被配置为采取第三配置，其中所述第一侧和所述第二侧已经达到相应的第一最大长度和第二最大长度，使得由于所述第一最大长度比所述第二最大长度小，所述第一平面界面和所述第二平面界面相对于彼此成一定角度设置。3. 如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述流体室的所述充胀向所述第一平面界面和所述第二平面界面施加所述力是在相对于周围大气(称为表压)大于5 psi下操作。4.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述流体室限定多个子室，包括第一子室和第二子室，
其中所述流体室的所述充胀向所述第一平面界面和所述第二平面界面施加所述力包括维持所述第一子室处于静压并对所述第二子室动态加压。5.一种外骨骼系统，所述外骨骼系统包括：可充胀致动器，所述可充胀致动器被配置为穿戴在使用者的关节周围，所述可充胀致动器包括：不透流体的构件，所述不透流体的构件至少部分地通过不透流体的膜材料来限定流体室，所述不透流体的膜材料包括不可延伸且柔性的片材，以及第一平面界面和第二平面界面，所述第一平面界面和所述第二平面界面各自限定侧壁，所述不透流体的膜材料周向联接在所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁周围，刚性第一结构，所述刚性第一结构联接到所述可充胀致动器的第一致动器端部，以及刚性第二结构，所述刚性第二结构联接到所述可充胀致动器的第二致动器端部，其中所述刚性第一结构和所述刚性第二结构被配置为当被所述使用者穿戴时接收由所述可充胀致动器产生的致动器载荷并将其传输到所述使用者的所述关节的相反侧；并且其中所述可充胀致动器的充胀被配置为产生围绕所述使用者的所述关节的力矩。6.如权利要求5所述的外骨骼系统，其中所述不透流体的膜材料折叠成管配置，所述管配置具有第一端部和第二端部以及内面和外面。7.如权利要求6所述的外骨骼系统，其中所述第一平面界面和所述第二平面界面分别设置在所述管配置的所述第一端部和所述第二端部处。8.如权利要求5所述的外骨骼系统，其中所述第一平面界面和所述第二平面界面中的至少一者限定歧管，所述歧管被配置为允许流体流入所述流体室以使所述流体室充胀。9.如权利要求5所述的外骨骼系统，其中所述流体室的所述充胀被配置为向所述第一平面界面和所述第二平面界面施加力。10.如权利要求5所述的外骨骼系统，其中所述不透流体的膜材料的形状在所述流体室的最大充胀配置下限定非线性均衡状态，所述非线性均衡状态在所述最大充胀配置下产生机械止动。11.如权利要求5所述的外骨骼系统，所述外骨骼系统还包括第一支撑元件和第二支撑元件，所述第一支撑元件和所述第二支撑元件分别周向联接在所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁周围并接合在所述不透流体的膜材料与所述第一平面界面和所述第二平面界面的所述侧壁之间的周向联接以支撑在所述不透流体的膜材料与所述侧壁之间的所述周向联接。12.一种外骨骼系统，所述外骨骼系统包括：可充胀致动器，所述可充胀致动器被配置为由使用者穿戴，所述可充胀致动器包括：不透流体的构件，所述不透流体的构件至少部分地通过膜材料来限定流体室，以及第一界面和第二界面，所述第一界面和所述第二界面各自限定侧壁，所述膜材料联接到所述第一界面和所述第二界面的所述侧壁。13.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述膜材料包括不可延伸且柔性的片材。14.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述可充胀致动器的充胀被配置为当所述可充胀致动器被所述使用者穿戴时产生围绕所述使用者的关节的力矩。
15.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述膜材料周向联接在所述第一界面和所述第二界面的所述侧壁周围。16.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述膜材料折叠成管配置，所述管配置具有第一端部和第二端部以及内面和外面，并且其中所述第一界面和所述第二界面分别设置在所述管配置的所述第一端部和所述第二端部处。17.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述第一界面和所述第二界面中的至少一者限定歧管，所述歧管被配置为允许流体流入所述流体室以使所述流体室充胀。18.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述膜材料的形状在所述流体室的最大充胀配置下限定非线性均衡状态，所述非线性均衡状态在所述最大充胀配置下产生机械止动。19.如权利要求12所述的外骨骼系统，所述外骨骼系统还包括第一支撑元件和第二支撑元件，所述第一支撑元件和所述第二支撑元件分别周向联接在所述第一界面和所述第二界面的所述侧壁周围并接合在所述膜材料与所述第一界面和所述第二界面的所述侧壁之间的周向联接以支撑在所述膜材料与所述侧壁之间的所述周向联接。20.如权利要求12所述的外骨骼系统，其中所述膜材料限定第一侧和第二侧，其中所述第一侧比所述第二侧短，其中所述流体室被配置为采取第一配置，其中所述第一侧和所述第二侧处于塌缩配置，这引起在所述第一侧和所述第二侧上的所述膜材料向外隆起，其中所述流体室被配置为采取第二配置，其中所述第一侧已经达到第一最大长度，并且所述第二侧尚未达到最大长度，并且其中所述流体室被配置为采取第三配置，其中所述第一侧和所述第二侧已经达到相应的第一最大长度和第二最大长度，使得由于所述第一最大长度比所述第二最大长度小，所述第一界面和所述第二界面相对于彼此成一定角度设置。21.一种构造可充胀流体致动器的方法，所述方法包括：将不透流体的膜材料切割成第一形状，所述不透流体的膜材料包括不可延伸且柔性的编织织物片材；将所述第一形状的所述不透流体的膜材料折叠成管配置，所述管配置具有第一管端部和第二管端部以及内...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：漫游机械人技术公司，
类型：发明
国别省市：