技術領域
示例性實施例涉及驅動模塊、包括所述驅動模塊的運動輔助設備和/或控制所述運動輔助設備的方法。
背景技術:
隨著社會迅速老齡化的來臨,許多人正承受著關節問題帶來的不便和/或痛苦,對能夠使有關節問題的老人或病人不費力地行走的運動輔助設備的關注日益增加。此外,用于增強身體肌肉力量的運動輔助設備對于軍事目的而言也會是有用的。
通常,用于協助身體下肢運動的運動輔助設備可包括置于用戶軀干上的身體框架、結合到身體框架下側以覆蓋用戶骨盆的骨盆框架、置于用戶大腿上的股骨框架、置于用戶小腿上的小腿肚框架和/或置于用戶腳上的足框架。骨盆框架和股骨框架可通過髖關節部可旋轉地連接,股骨框架和小腿肚框架可通過膝關節部可旋轉地連接,而小腿肚框架和足框架可通過踝關節部可旋轉地連接。
運動輔助設備可包括活動關節結構,該活動關節結構包括液壓系統和/或驅動電機,以驅動每個關節部來提高用戶的腿的肌肉力量。例如,用于傳遞驅動動力的兩個單獨的電機可分別設置在左髖關節部和右髖關節部處。
技術實現要素:
至少一個示例性實施例涉及一種驅動模塊。
根據示例性實施例,一種驅動模塊包括:驅動源,位于用戶的一側并被構造成傳遞動力;輸入側旋轉體,連接到驅動源并被構造成能夠旋轉;第 一減速器和第二減速器,被構造成利用通過輸入側旋轉體從驅動源接收的動力進行運轉;第一止動器和第二止動器,被構造成選擇性地使動力能夠或者不能在輸入側旋轉體與第一減速器和第二減速器的各自的輸出端之間傳遞。
根據一些示例性實施例,第一減速器和第二減速器中的每個均可包括:行星齒輪,連接到輸入側旋轉體的外周表面,并被構造成利用來自輸入側旋轉體的動力進行以下運動中的至少一種:相對于行星齒輪的旋轉軸旋轉以及繞輸入側旋轉體公轉;行星架,連接到行星齒輪的旋轉軸,并被構造成當行星齒輪繞輸入側旋轉體公轉時旋轉;環形齒輪,包括內周表面,內周表面被構造成連接到行星齒輪;滑輪,被構造成作為所述第一減速器和第二減速器中的每個的輸出端,滑輪包括于其上纏繞有動力傳遞構件的外周表面,其中,動力傳遞構件被構造成將動力從輸入側旋轉體傳遞到被連接到驅動模塊的另一構件。
根據一些示例性實施例,第一減速器的滑輪可被構造成連接到第一減速器的行星架并且當第一減速器的行星架旋轉時旋轉,第一止動器可被構造成選擇性地連接到第一減速器的環形齒輪,以使第一減速器的環形齒輪能夠旋轉或者不能旋轉。
根據一些示例性實施例,第一減速器的滑輪和第一減速器的行星架可被設置為一體,從而沿第一減速器的行星架的外周表面限定第一減速器的滑輪。
根據一些示例性實施例,第一減速器的環形齒輪可包括:第一子環形齒輪,包括齒,相對于環形齒輪的旋轉方向,所述齒的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更陡;第二子環形齒輪,包括齒,所述齒的沿第一方向的坡度比沿第二方向的坡度更緩,第一止動器包括:第一子止動器,與第一子環形齒輪對應;第二子止動器,與第二子環形齒輪對應。
根據一些示例性實施例,第一減速器的滑輪可被構造成連接到第一減速器的環形齒輪并且當第一減速器的環形齒輪旋轉時旋轉,第一止動器可被構造成選擇性地連接到第一減速器的行星架,以使第一減速器的行星齒輪能夠公轉或者不能公轉。
至少一個示例性實施例涉及一種驅動模塊。
根據示例性實施例,一種驅動模塊包括:第一旋轉體,連接到驅動源,并被構造成傳遞動力;第二旋轉體,與第一旋轉體接合,并被構造成能夠旋 轉;第三旋轉體,與第二旋轉體接合,并被構造成能夠旋轉;第四旋轉體,連接到第二旋轉體的旋轉軸,并被構造成當第二旋轉體繞第一旋轉體公轉時旋轉;第五旋轉體,與第一旋轉體接合,并被構造成進行旋轉;第六旋轉體,與第五旋轉體接合,并被構造成進行旋轉;第七旋轉體,連接到第五旋轉體的旋轉軸,并被構造成當第五旋轉體繞第一旋轉體公轉時旋轉。
根據一些示例性實施例,所述驅動模塊還包括:第一止動器,被構造成選擇性地連接到第三旋轉體和第四旋轉體中的至少一個;第二止動器,被構造成選擇性地連接到第六旋轉體和第七旋轉體中的至少一個。
至少一個示例性實施例涉及一種運動輔助設備。
根據示例性實施例,一種運動輔助設備包括:固定構件,被構造成能夠被固定到用戶;驅動模塊,位于固定構件的一側,驅動模塊包括被構造成傳遞動力的驅動源、被構造成基于從驅動源接收的動力進行運轉的第一減速器和被構造成基于從驅動源接收的動力進行運轉的第二減速器;第一關節構件和第二關節構件,被構造成協助各個旋轉運動;第一動力傳遞構件,被構造成在第一減速器的輸出端和第一關節構件之間傳遞動力;第二動力傳遞構件,被構造成在第二減速器的輸出端和第二關節構件之間傳遞動力;止動器模塊,被構造成選擇性地使動力能夠或者不能在驅動源與第一關節構件和第二關節構件中的至少一個之間傳遞。
根據一些示例性實施例,止動器模塊可包括:第一止動器,被構造成與第一減速器的一部分接合,并被構造成選擇性地使動力能夠或者不能在驅動源與第一動力傳遞構件之間傳遞;第二止動器,被構造成與第二減速器的一部分接合,以選擇性地使動力能夠或者不能在驅動源與第二動力傳遞構件之間傳遞。
根據一些示例性實施例,第一減速器可包括連接到驅動源的第一行星齒輪、連接到第一行星齒輪的第一環形齒輪以及第一滑輪,第一滑輪被構造成作為第一減速器的輸出端并且被第一動力傳遞構件纏繞,第二減速器可包括連接到驅動源的第二行星齒輪、連接到第二行星齒輪的第二環形齒輪以及第二滑輪,第二滑輪被構造成作為第二減速器的輸出端并且被第二動力傳遞構件纏繞。
根據一些示例性實施例,第一動力傳遞構件和第二動力傳遞構件可相對于驅動模塊彼此非對稱地設置。
根據一些示例性實施例,當從運動輔助設備的各個側部觀看時,第一動力傳遞構件可以以交迭的方式設置在第一滑輪和第一關節構件之間,以能夠使第一滑輪和第一關節構件具有相反的旋轉方向,第二動力傳遞構件可以以非交迭的方式設置在第二滑輪和第二關節構件之間,以能夠使第二滑輪和第二關節構件具有相同的旋轉方向。
根據一些示例性實施例,第一滑輪可連接到第一減速器的第一行星架,并可被構造成當第一行星架旋轉時旋轉,第二滑輪可結合到第二減速器的第二行星架,并被構造成當第二行星架旋轉時旋轉,第一止動器可選擇性地連接到第一環形齒輪,以使第一環形齒輪能夠旋轉或者不能旋轉,第二止動器可選擇性地與第二環形齒輪接合,以使第二環形齒輪能夠旋轉或者不能旋轉。
根據一些示例性實施例,第一滑輪可與第一環形齒輪結合,并可被構造成當第一環形齒輪旋轉時旋轉,第二滑輪可與第二環形齒輪結合,并可被構造成當第二環形齒輪旋轉時旋轉,第一止動器可選擇性地連接到第一減速器的第一行星架,以使第一行星架能夠旋轉或者不能旋轉,第二止動器可選擇性地與第二減速器的第二行星架結合,以使第二行星架能夠旋轉或者不能旋轉。
根據一些示例性實施例,第一動力傳遞構件和第二動力傳遞構件可相對于驅動模塊彼此對稱地設置。
根據一些示例性實施例,第一滑輪和第一環形齒輪可被構造成執行單剛體運動,第一止動器可選擇性地連接到第一減速器的第一行星架,并可被構造成使第一行星架能夠旋轉或不能旋轉,第二滑輪和第二減速器的第二行星架可被構造成執行單剛體運動,第二止動器可選擇性地連接到第二行星架,并可被構造成使第二行星架能夠旋轉或者不能旋轉。
至少一個示例性實施例涉及運動輔助設備。
根據示例性實施例,一種運動輔助設備包括:固定構件,被構造成能夠被固定到用戶;驅動模塊,包括被構造成傳遞驅動動力的驅動源以及連接到驅動源的第一減速器和第二減速器;第一關節構件和第二關節構件,被構造成分別基于來自驅動源的驅動動力協助用戶雙腿的各個旋轉運動;第一動力傳遞構件,連接到第一減速器的輸出端和第一關節構件;第二動力傳遞構件,連接到第二減速器的輸出端和第二關節構件;第一止動器和第二止動 器,分別被構造成使驅動源與第一關節構件之間的第一動力傳遞以及驅動源與第二關節構件之間的第二動力傳遞能夠進行或者不能進行。
根據一些示例性實施例,當第一止動器和第二止動器在驅動源沿一個方向旋轉的同時交替地操作時,第一關節構件和第二關節構件可交替地旋轉,用戶的雙腿可交替地向前運動。
根據一些示例性實施例,當第一止動器和第二止動器在驅動源沿一個方向旋轉時同時地操作時,第一關節構件和第二關節構件可沿相同的方向旋轉,用戶的雙腿可同時向前或向后運動。
根據一些示例性實施例,當第一止動器和第二止動器不進行操作時,第一關節構件和第二關節構件可自由旋轉。
至少一個示例性實施例涉及一種運動輔助設備。
根據示例性實施例,一種運動輔助設備包括:固定構件,被構造成固定到用戶;驅動模塊,位于固定構件的一側,驅動模塊包括被構造成傳遞驅動動力的驅動源、被構造成利用從驅動源接收的動力進行運轉的第一減速器以及被構造成利用從驅動源接收的動力進行運轉的第二減速器;第一支撐模構件和第二支撐構件,被構造成分別支撐用戶的第一部分和用戶的第二部分;第一動力傳遞構件,被構造成在第一減速器的輸出端與第一支撐構件之間傳遞第一動力;第二動力傳遞構件,被構造成在第二減速器的輸出端與第二支撐構件之間傳遞第二動力;止動器,被構造成使驅動源與第一支撐構件之間的第一動力傳遞以及驅動源與第二支撐構件之間的第二動力傳遞中的至少一種能夠進行或者不能進行。
至少一個示例性實施例涉及一種控制運動輔助設備的方法。
根據示例性實施例,一種控制運動輔助設備的方法,其中,運動輔助設備包括被構造成固定到用戶的固定構件、驅動源以及被構造成分別基于來自驅動源的動力協助用戶的第一部分的旋轉運動和用戶的第二部分的旋轉運動的第一關節構件和第二關節構件,所述方法包括:通過使驅動源沿一個方向旋轉,向連接到驅動源的第一減速器和第二減速器傳遞動力;將第一止動器選擇性地連接到第一減速器的一部分,以使旋轉動力能夠或者不能在驅動源與第一關節構件之間傳遞;將第二止動器選擇性地連接到第二減速器的一部分,以使旋轉動力能夠或者不能在驅動源與第二關節構件之間傳遞。
根據一些示例性實施例,可交替地執行選擇性地連接第一止動器和選 擇性地連接第二止動器的操作。
根據一些示例性實施例,可同時執行選擇性地連接第一止動器和選擇性地連接第二止動器的操作。
根據一些示例性實施例,所述方法還包括:將第一止動器與第一減速器的所述一部分分開;將第二止動器與第二減速器的所述一部分分開。可同時執行分開第一止動器和分開第二止動器的操作。
將在下面的描述中部分地闡述示例性實施例的其他方面,部分將通過描述而明顯,或者可通過本公開的實施而得知。
附圖說明
通過下面結合附圖對一些示例性實施例的描述,示例性實施例的這些和/或其他方面將會變得明顯并更易于理解,在附圖中:
圖1是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的主視圖;
圖2是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的左視圖;
圖3是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的右視圖;
圖4是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的框圖;
圖5是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖;
圖6是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖;
圖7A示出了根據示例性實施例的從圖1的前方觀看時與第一支撐模塊的向前的運動相關聯的第一減速器的操作,圖7B示出了根據示例性實施例的從圖1的右側觀看時第一支撐模塊50的向前的運動;
圖8A示出了根據示例性實施例的當第二支撐模塊進行向前的運動時從圖1的前方觀看時第二減速器的操作,圖8B示出了根據示例性實施例的當第二支撐模塊進行向前的運動時從圖1的左側觀看時第二支撐模塊的操作;
圖9是示出了根據示例性實施例的環形齒輪和止動器的視圖;
圖10是示出了根據示例性實施例的環形齒輪和止動器的視圖;
圖11是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖;
圖12是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖;
圖13A示出了根據示例性實施例的從圖1的前方觀看時與第一支撐模塊的向前的運動相關聯的第一減速器的操作,圖13B示出了根據示例性實 施例的從圖1的右側觀看時第一支撐模塊的操作;
圖14A示出了根據示例性實施例的從圖1的前方觀看時與第二支撐模塊的向前的運動相關聯的第二減速器的操作,圖14B示出了根據示例性實施例的從圖1的左側觀看時第二支撐模塊的向前運動的操作;
圖15是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的后視透視圖;
圖16是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖;
圖17是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖;
圖18是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖;
圖19是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖;
圖20A和圖20B是示出了根據示例性實施例的當第一行星架和第二行星架彼此固定時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖;
圖21A和圖21B是示出了根據示例性實施例的當施加驅動源的動力時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖;
圖22A和圖22B是示出了根據示例性實施例的當阻斷了驅動源的動力時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖;
圖23是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖;
圖24是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖;
圖25A和圖25B是示出了根據示例性實施例的當第一環形齒輪和第二環形齒輪彼此固定時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖;
圖26A和圖26B是示出了根據示例性實施例的當施加驅動源的動力時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖;
圖27A和圖27B是示出了根據示例性實施例的當阻斷了驅動源的動力時驅動模塊、第一支撐模塊和第二支撐模塊的操作的視圖。
具體實施方式
現在將參照附圖更全面地描述各個示例性實施例。然而,示例性實施例可以以許多不同的形式實施,且不應被理解為限于在此闡述的示例性實施例。更確切地,提供這些示例性實施例是為了使本公開將是徹底的和完整的,并將示例性實施例的范圍完全傳遞給本領域的技術人員。在附圖中,為了清楚起見,可夸大層和區域的厚度。
將理解的是,當元件被稱為“在另一部件上”、“連接到另一部件”、“電連接到另一部件”或“結合到另一部件”時,該元件可直接在其他部件上、直接連接到其他部件、直接電連接到其他部件或直接結合到其他部件,或者可存在中間部件。相反,當部件被稱為“直接在另一部件上”、“直接連接到另一部件”、“直接電連接到另一部件”或“直接結合到另一部件”時,不存在中間部件。如在此所使用的,術語“和/或”包括列出的相關項中的一個或更多個的任意和全部組合。
將理解的是,雖然術語“第一”、“第二”、“第三”等在此可用于描述不同的元件、部件、區域、層和/或部分等,但這些元件、部件、區域、層和/或部分不受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、部件、區域、層和/或部分與另一元件、另一部件、另一區域、另一層和/或另一部分區分開。例如,在不脫離示例性實施例的教導的情況下,第一元件、第一部件、第一區域、第一層和/或第一部分可被命名為第二元件、第二部件、第二區域、第二層和/或第二部分。
為便于描述如在附圖中所示出的一個部件和/或特征與另一部件和/或特征或者與其他部件和/或特征的關系,在此可使用空間相關術語(諸如,“在……下方”、“在……下面”、“下部的”、“在……之上”、“上部的”等)來描述。將理解的是,除了附圖中描繪的方位之外,空間相關術語還意圖包括裝置在使用或運轉狀態下的不同方位。
在此所使用的術語僅用于描述特定示例性實施例的目的,而不是意圖限制示例性實施例。如在此所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否則單數形式也意圖包括復數形式。還將理解的是,術語“包含”和/或“包括”(當在說明書中使用時)表明存在所陳述的特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件,但不排除存在或添加一個或更多個其他特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件和/或它們的組。
除非另外限定,否則在此所使用的全部術語(包括技術術語和科學術語)具有與示例性實施例所屬領域的技術人員通常所理解的含義相同的含義。還將理解的是,諸如那些在常用字典中定義的術語應解釋為具有與其在相關領域的上下文中的含義一致的含義,并且除非在此特別限定,否則不應該以理想化的或過于正式的含義來進行解釋。
現在將對附圖中所示出的示例性實施例進行說明,其中,相同的標號 可始終指示相同的部件。
以下將要描述的根據示例性實施例的運動輔助設備可利用單個驅動源同時驅動多個支撐模塊。運動輔助設備可利用單個驅動源使所述多個支撐模塊具有不同的相對位置。
根據示例性實施例,利用被構造成選擇性地施加或阻礙在單個驅動源和所述多個支撐模塊之間進行傳遞的動力的裝置,所述多個支撐模塊可具有不同的相對位置。
根據示例性實施例,通過對在單個驅動源和所述多個支撐模塊之間進行傳遞的動力設置不同的傳動比,所述多個支撐模塊可具有不同的相對位置。
圖1至圖3示出了多個示例性實施例共用的運動輔助設備。圖4至圖14B示出了一些示例性實施例,這些示例性實施例包括被構造成選擇性地施加或阻礙在單個驅動源和多個支撐模塊之間進行傳遞的動力的裝置。圖15至圖27B示出了一些示例性實施例,其中,對于在單個驅動源和多個支撐模塊之間進行傳遞的動力設置了不同的傳動比。以下,將參照附圖描述示例性實施例。
圖1是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的主視圖,圖2是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的左視圖,圖3是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的右視圖。
參照圖1至圖3,運動輔助設備10可由用戶穿戴著,以協助用戶運動。
用戶可對應于人、動物或機器人。然而,用戶并不限于此。此外,雖然圖1示出了運動輔助設備10協助用戶大腿的運動,但運動輔助設備10還可協助用戶上身的另一部分(例如,手、上臂或前臂)的運動,或者協助用戶下身的另一部分(例如,腳或小腿)的運動。運動輔助設備10可協助用戶的一部分的運動。
以下,將描述運動輔助設備10協助人的大腿的運動的情況。
運動輔助設備10包括固定構件20、驅動模塊90、控制器30、第一動力傳遞構件40、第二動力傳遞構件60和多個支撐模塊,所述多個支撐模塊包括第一支撐模塊50和第二支撐模塊70。
固定構件20可固定到用戶。固定構件20可與用戶的外表面的至少一部分接觸。固定構件20可被設置成覆蓋用戶的外表面。固定構件20可彎曲 以順應用戶的接觸表面。固定構件20可包括與用戶接觸的彎曲表面。例如,固定構件20可固定到用戶的腰部一側。
驅動模塊90可將單個驅動源的動力傳遞至第一支撐模塊50和第二支撐模塊70。驅動模塊90可設置在固定構件20的一側。例如,參照圖1,驅動模塊90可設置在固定構件20的后側。驅動模塊90可設置在固定構件20的上側。驅動模塊90可被設置成與第一支撐模塊50和第二支撐模塊70分隔開。驅動模塊90可相對于固定構件20設置在第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的相對側。根據前述結構,可減小將要設置在關節部上的產品的體積。然而,驅動模塊90的位置并不限于此。稍后將詳細描述驅動模塊90。
控制器30可控制驅動模塊90向第一支撐模塊50和第二支撐模塊70傳遞動力。控制器30可設置在固定構件20的一側。例如,參照圖1,控制器30可設置在固定構件20的后側。控制器30可設置在固定構件20的上側。然而,控制器30的位置并不限于此。
第一動力傳遞構件40可設置在驅動模塊90和第一支撐模塊50之間,第二動力傳遞構件60可設置在驅動模塊90和第二支撐模塊70之間。第一動力傳遞構件40可將動力從驅動模塊90傳遞至第一支撐模塊50,第二動力傳遞構件60可將動力從驅動模塊90傳遞至第二支撐模塊70。第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60可分別利用(例如)推力或拉力傳遞動力,或者利用摩擦力、張力或彈力傳遞動力。例如,第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60可分別包括(例如)金屬絲(wire)、纜、繩、橡膠帶、彈簧、皮帶和鏈條。
例如,第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60的動力輸入端可連接到驅動模塊90,且第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60的動力輸出端可分別連接到第一關節組件42和第二關節組件62,第一關節組件42連接到第一支撐模塊50,第二關節組件62連接到第二支撐模塊70。
第一關節組件42可在第一動力傳遞構件40和第一支撐模塊50之間傳遞動力,且第二關節組件62可在第二動力傳遞構件60和第二支撐模塊70之間傳遞動力。第一關節組件42可連接到第一動力傳遞構件40和第一支撐模塊50,且第二關節組件62可連接到第二動力傳遞構件60和第二支撐模塊70。
第一關節組件42包括第一關節構件44和第一連接構件46。
第一關節構件44可被構造成利用從第一動力傳遞構件40接收的動力旋轉。第一關節構件44可設置在用戶髖關節的一側。第一關節構件44還可被稱為“髖關節輔助構件”。
第一連接構件46可將第一關節構件44連接到第一支撐模塊50。第一連接構件46的一側可連接到第一關節構件44,第一連接構件46的另一側可連接到第一支撐模塊50。
第一連接構件46可被構造成利用第一關節構件44的扭矩旋轉。第一連接構件46可通過單獨的緊固構件而與第一關節構件44緊固,或者第一連接構件46和第一關節構件44可被設置成一體。
第一連接構件46的另一側可鉸鏈連接到第一支撐模塊50。第一連接構件46的另一側和第一支撐模塊50可利用鉸鏈連接結構彼此連接。鉸鏈連接結構的鉸鏈軸可與第一關節構件44的旋轉軸交叉(intersect)。例如,鉸鏈連接結構的鉸鏈軸和第一關節構件44的旋轉軸可彼此正交。因此,第一支撐模塊50可通過鉸鏈軸和旋轉軸而相對于固定構件20執行雙自由度運動。
類似于第一關節組件42,第二關節組件62包括第二關節構件64和第二連接構件66。為了簡潔起見,將省略對第二關節構件64和第二連接構件66的詳細描述。
第一動力傳遞構件40可將動力從驅動模塊90傳遞至第一支撐模塊50,第二動力傳遞構件60可將動力從驅動模塊90傳遞至第二支撐模塊70。
第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60可相對于驅動模塊90彼此非對稱地設置。
例如,第一動力傳遞構件40可按照從運動輔助設備的側部觀看時在驅動模塊90和第一支撐模塊50之間交迭的方式設置。相反,第二動力傳遞構件60可按照從運動輔助設備10的側部觀看時在驅動模塊90和第二支撐模塊70之間不交迭的方式設置。如圖2所示,第一動力傳遞構件40可按“X”形設置,如圖3所示,第二動力傳遞構件40可彼此平行地設置,例如,按“II”形設置。
參照圖2,第一動力傳遞構件40的第一部分可連接到驅動模塊90的上側和第一支撐模塊50的后部。第一動力傳遞構件40的第二部分可連接到驅動模塊90的下側和第一支撐模塊50的前部。在本示例中,第一動力傳遞構件40的第一部分和第二部分可被設置成當從運動輔助設備10的側部觀看時 彼此交叉。
參照圖3,第二動力傳遞構件60的第一部分可連接到驅動模塊90的上側和第二支撐模塊70的前部。第二動力傳遞構件60的第二部分可連接到驅動模塊90的下側和第二支撐模塊70的后部。在本示例中,第二動力傳遞構件60的第一部分和第二部分可被設置成當從運動輔助設備10的側部觀看時彼此不交叉。第二動力傳遞構件60的第一部分和第二部分可彼此平行地設置。
因此,第一動力傳遞構件40能夠使兩個旋轉體連接于此,以使兩個旋轉體具有不同的旋轉方向,第二動力傳遞構件60能夠使兩個旋轉體連接于此,以使兩個旋轉體具有相同的旋轉方向。
第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60的設置并不限于此。第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60這兩者都可被設置成使得各個動力傳遞構件的第一部分和第二部分彼此交叉地設置或者彼此不交叉地設置。
罩48可設置在第一動力傳遞構件40的一側,以覆蓋第一動力傳遞構件40的至少一部分,罩68可設置在第二動力傳遞構件60的一側,以覆蓋第二動力傳遞構件60的至少一部分。罩48和68可分別設置在固定構件20的兩側。第一動力傳遞構件40可穿過罩48而連接到第一支撐模塊50,第二動力傳遞構件60可穿過罩68而連接到第二支撐模塊70。罩48可防止或減少第一動力傳動構件40的一部分對外暴露。罩68可防止第二動力傳遞構件60的一部分對外暴露。通過罩48和68,第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60可在用戶穿著蓋住罩48和68的衣物時不受衣物妨礙地操作。罩48和68可分別包括用于掛衣物腰帶的掛槽。
管可分別設置在第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60的外部。管可引導第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60。管可分別設置在驅動模塊90和第一支撐模塊50之間以及驅動模塊90和第二支撐模塊70之間。通過管,第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60可在用戶穿著蓋住管的衣物時不受衣物妨礙地操作。管可由柔性材料(例如,橡膠和硅樹脂)或剛性材料(例如,塑料和鋼)形成。管可防止第一動力傳遞構件40與用戶直接接觸以及第二動力傳遞構件60與用戶之間直接接觸,因而提高可穿戴性。
第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可支撐用戶的部分。第一支撐模 塊50和第二支撐模塊70可協助用戶的部分的運動。第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可分別利用從第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60接收的動力旋轉。第一支撐模塊50的扭矩和第二支撐模塊70的扭矩可傳遞到用戶的部分以協助用戶的部分運動。
第一支撐模塊50可支撐用戶的一部分,第二支撐模塊70可支撐用戶的另一部分。
例如,第一支撐模塊50可支撐用戶的右腿,第二支撐模塊70可支撐用戶的左腿。
第一支撐模塊50包括第一支撐框架52、第一施壓構件54和第一支撐構件56。
第一支撐框架52可以可旋轉地連接到第一關節組件42。
第一施壓構件54可連接到第一支撐框架52的一側。例如,第一施壓構件54可設置在用戶右腿的一側,以推動或拉動用戶的右大腿。第一施壓構件54可設置在用戶右大腿的前表面上。
第一支撐構件56可連接到第一施壓構件54的一側。例如,第一支撐構件56可被設置成覆蓋用戶的右大腿的至少一部分的周面,以防止用戶的右大腿與第一支撐框架52之間分離。第一支撐構件56可相對于用戶的右大腿設置在第一施壓構件54的相對側。
類似于第一支撐模塊50,第二支撐模塊70包括第二支撐框架72、第二施壓構件74和第二支撐構件76。為了簡潔起見,將省略對第二支撐框架72、第二施壓構件74和第二支撐構件76的具體描述。
可省略第一關節組件42、第二關節組件62、第一支撐框架52和第二支撐框架72。因此,第一動力傳遞構件40可將驅動模塊90直接連接到第一支撐構件56,且第二動力傳遞構件60可將驅動模塊90直接連接到第二支撐構件76。第一動力傳遞構件40可通過直接推動或拉動第一支撐構件56而使第一支撐構件56運動,且第二動力傳遞構件60可通過直接推動或拉動第二支撐構件76而使第二支撐構件76運動。
圖4是示出根據示例性實施例的驅動模塊的框圖。
參照圖4,驅動模塊90包括驅動源920、輸入側旋轉體930和兩個減速器,所述兩個減速器包括第一減速器940和第二減速器960,并被構造成從輸入側旋轉體930接收動力并將動力傳遞至第一支撐模塊50和第二支撐 模塊70。
例如,第一減速器940和第二減速器960可使用包括單個輸入端和兩個輸出端的三(3)端口系統。第一減速器940包括第一連接旋轉體942、第一環形構件946和第一滑輪948,且第二減速器960包括第二連接旋轉體962、第二環形構件966和第二滑輪968。第一滑輪948可連接到第一連接旋轉體942或第一環形構件946,以將動力傳遞至第一支撐模塊50,且第二滑輪968可連接到第二連接旋轉體962或第一環形構件966,以將動力傳遞至第二支撐模塊70。
描述通過三端口系統構造的第一減速器940和第二減速器960。然而,第一減速器940和第二減速器960的類型并不限于此。例如,當第一減速器940和第二減速器960以有齒齒輪的結構傳遞動力時,輸入側旋轉體930、第一連接旋轉體942和第二連接旋轉體962以及第一環形構件946和第二環形構件966可分別與“直齒齒輪(spur gear)”、“行星齒輪”和“環形齒輪”對應。例如,當第一減速器940和第二減速器960通過滾動摩擦傳遞動力時,輸入側旋轉體930、第一連接旋轉體942和第二連接旋轉體962以及第一環形構件946和第二環形構件966可分別與“初級滑輪”、“次級滑輪”、“第三級滑輪”對應。例如,當第一減速器940和第二減速器960通過諧波齒輪傳動結構傳遞動力時,輸入側旋轉體930、第一連接旋轉體942和第二連接旋轉體962以及第一環形構件946和第二環形構件966可分別與“波發生器”、“柔性齒輪(flexspline)”和“剛輪齒輪(circular spline)”對應。
以下,將描述第一減速器940和第二減速器960以有齒齒輪的結構傳遞動力的示例。然而,明顯的是,示例性實施例并不限于以下描述。
圖5是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖。
參照圖5,驅動模塊100包括第一殼體112、第二殼體114、驅動源120、太陽齒輪130、第一減速器140、第一止動器150、第二減速器160、第二止動器170和止動器軸180。
第一殼體112和第二殼體114可形成驅動模塊100的外觀。第一殼體112和第二殼體114可防止驅動模塊100的內部部件與用戶之間直接接觸,因而提高可穿戴性。
驅動源120可包括(例如)被構造成接收電壓或電流并產生動力的電機或者通過流體壓力進行運轉的泵。然而,驅動源120的類型并不限于此。
驅動源120包括被構造成從驅動源120接收動力的驅動齒輪122、連接到驅動齒輪122以使旋轉速度減速的減速齒輪124以及被構造成將動力傳遞至太陽齒輪130的太陽齒輪軸126。
太陽齒輪130可連接到太陽齒輪軸126,以將動力同時傳遞至第一減速器140和第二減速器160。太陽齒輪130的旋轉軸可與第一減速器140的旋轉軸和第二減速器160的旋轉軸匹配。
雖然圖5示出了單個太陽齒輪130,但可設置多個太陽齒輪130,且所述多個太陽齒輪130中的每個均可將動力傳遞至第一減速器140和第二減速器160。例如,所述多個太陽齒輪130可被構造成執行單剛體運動(single rigid body motion)。
第一減速器140包括第一行星齒輪142、第一行星架144、第一環形齒輪146和第一滑輪148。
第一行星齒輪142可連接到太陽齒輪130和第一環形齒輪146。第一行星齒輪142可與太陽齒輪130和第一環形齒輪146嚙合。第一行星齒輪142可連接到太陽齒輪130的外周表面。此外,第一行星齒輪142可連接到第一環形齒輪146的內周表面。因此,第一行星齒輪142可與(例如)太陽齒輪130或第一環形齒輪146相互作用。第一行星齒輪142可利用從(例如)太陽齒輪130或第一環形齒輪146接收的扭矩而旋轉。
可設置至少一個第一行星齒輪142。當設置了多個第一行星齒輪142時,第一行星齒輪142可相對于太陽齒輪130的旋轉軸等角度地設置。
第一行星架144可連接到第一行星齒輪142的旋轉軸。第一行星架144可連接到所述多個第一行星齒輪142的旋轉軸。第一行星架144可連接到第一行星齒輪142的旋轉軸和太陽齒輪130的旋轉軸兩者。
在前述結構中,第一行星架144可在第一行星齒輪142繞太陽齒輪130公轉時旋轉。反之,第一行星架144可在第一行星齒輪142不繞太陽齒輪130公轉時不旋轉。
第一環形齒輪146可連接到第一行星齒輪142。第一環形齒輪146可與第一行星齒輪142嚙合。第一環形齒輪146可利用從第一行星齒輪142接收的扭矩而旋轉。第一環形齒輪146包括連接到第一行星齒輪142的內表面以及連接到第一止動器150的外表面。例如,第一環形齒輪146的內表面和/或外表面可包括齒。
第一滑輪148可將動力傳遞至第一動力傳遞構件40。第一動力傳遞構件40可被纏繞在第一滑輪148的外表面上。
第一滑輪148可利用從第一行星架144接收的扭矩而旋轉。第一滑輪148的旋轉速度和旋轉方向可與第一行星架144的旋轉速度和旋轉方向相同。第一滑輪148和第一行星架144可執行單剛體運動。例如,第一滑輪148可通過單獨的緊固構件與第一行星架144緊固,或者第一滑輪148和第一行星架144可形成為一體。
第一止動器150能夠使第一環形齒輪146選擇性地旋轉。第一止動器150可選擇性地限制第一環形齒輪146的旋轉。例如,第一止動器150可包括與設置在第一環形齒輪146的外表面上的齒對應的齒。
第一止動器150連接到第一環形齒輪146的狀態可稱為“限制狀態”,第一止動器150與第一環形齒輪146分開的狀態可稱為“釋放狀態”。
第一止動器150可在止動器軸180上旋轉。基于第一止動器150的旋轉角度,第一止動器150能夠選擇性地使第一環形齒輪146旋轉。
與第一減速器140類似,第二減速器160包括第二行星齒輪162、第二行星架164、第二環形齒輪166和第二滑輪168。為了簡潔起見,將省略對第二行星齒輪162、第二行星架164、第二環形齒輪166和第二滑輪168的詳細描述。例如,第一減速器140和第二減速器160可以以鏡像的方式設置。
類似于第一止動器150,第二止動器170能夠使第二環形齒輪166選擇性地旋轉。為了簡潔起見,將省略對第二止動器170的詳細描述。
止動器軸180可用作第一止動器150和/或第二止動器170的旋轉中心軸。止動器軸180可固定到第一殼體112和/或第二殼體114。
雖然驅動齒輪122、減速齒輪124、太陽齒輪130、第一行星齒輪142、第二行星齒輪162、第一環形齒輪146和第二環形齒輪166被示出為有齒齒輪,但示例性實施例并不限于此。驅動齒輪122、減速齒輪124、太陽齒輪130、第一行星齒輪142、第二行星齒輪162、第一環形齒輪146和第二環形齒輪166可以是能夠通過滾動摩擦傳遞動力的旋轉體。
圖6是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖。
參照圖6,運動輔助設備11可如下地操作。
控制器30可控制驅動源120(例如,接通電源)向太陽齒輪130傳遞動力。控制器30可操作第一止動器150和第二止動器170,以使第一止動 器150和第二止動器170分別選擇性地連接到第一環形齒輪146和第二環形齒輪166。
根據第一止動器150的操作,第一支撐模塊50可選擇性地旋轉。
為了使第一支撐模塊50操作,期望向第一支撐模塊50施加大于被施加到第一支撐模塊50的負載的力。該負載可通過第一動力傳遞構件40和第一滑輪148而傳遞到第一行星架144。因此,在第一行星架144中可存在大于或等于設定水平的負載。以下,將基于前述前提提供描述。
當第一止動器150連接到第一環形齒輪146時,第一環形齒輪146的旋轉會停止。當從太陽齒輪130接收的動力足夠地增大時,第一行星齒輪142可克服施加到第一行星架144的負載,并繞太陽齒輪130公轉。響應于第一行星齒輪142的公轉,第一行星架144和第一滑輪148可旋轉。當第一滑輪148旋轉時,動力可通過第一動力傳遞構件40傳遞,且第一支撐模塊50可旋轉。
當第一止動器150與第一環形齒輪146分開時,第一環形齒輪146可準備旋轉。第一環形齒輪146可處于惰性(idle)狀態。從太陽齒輪130接收的動力可通過第一行星齒輪142傳遞至處于惰性狀態的第一環形齒輪146,第一環形齒輪146便可旋轉。在本示例中,第一行星架144、第一滑輪148、第一動力傳遞構件40和第一支撐模塊50可不旋轉。
因此,第一支撐模塊50可基于第一止動器150的操作而選擇性地旋轉。
類似地,第二支撐模塊70可基于第二止動器170的操作而選擇性地旋轉。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
通過交替地將第一止動器150和第二止動器170分別連接到第一環形齒輪146和第二環形齒輪166,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可交替地旋轉。通過交替地將第一止動器150和第二止動器170分別連接到第一環形齒輪146和第二環形齒輪166,可協助用戶的行走運動。
圖7A示出了根據示例性實施例的當第一支撐模塊50進行向前的運動時從圖1的前方觀看時與第一支撐模塊的向前的運動相關聯的第一減速器140的操作,圖7B示出了根據示例性實施例的從圖1的右側觀看時第一支撐模塊50的向前的運動。
圖8A示出了當第二支撐模塊70進行向前的運動時從圖1的前方觀看時第二減速器160的操作,圖8B示出了當第二支撐模塊70進行向前的運 動時從圖1的左側觀看時第二支撐模塊70的操作。
為了便于理解附圖,標記了在圖7A至圖8B中示出的點P11、P12、P21、P22、P3和P4,因此,為了簡潔起見,將省略這些點的詳細描述。
圖7A和圖7B示出了第一止動器150連接到第一環形齒輪146,圖8A和圖8B示出了第二止動器170連接到第二環形齒輪166。因此,第一環形齒輪146和第二環形齒輪166可選擇性地停止。
參照圖7A至圖8B,當太陽齒輪130沿一個方向旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向前運動。
例如,當太陽齒輪130相對于圖1的前方逆時針旋轉時,第一行星齒輪142和第二行星齒輪162可順時針旋轉,第一行星架144和第二行星架164可逆時針旋轉,且第一滑輪148和第二滑輪168可逆時針旋轉。
參照圖7A和圖7B,以當從運動輔助設備10的一側觀看時交迭的方式設置在第一滑輪148和第一關節構件44之間的第一動力傳遞構件40能夠使第一關節構件44沿著與第一滑輪148的旋轉方向相反的方向旋轉。第一關節構件44可設置在用戶的右腿上。例如,第一關節構件44可被設置成使得第一關節構件44的表面可面對用戶右腿的右側表面。因此,第一關節構件44能夠使第一支撐模塊50向前運動。
如圖8A和圖8B所示,以當從運動輔助設備10的一側觀看時非交迭的方式設置在第二滑輪168和第二關節構件64之間的第二動力傳遞構件60能夠使第二關節構件64沿著與第二滑輪168的旋轉方向相同的方向旋轉。第二關節構件64可設置在用戶的左腿上。例如,第二關節構件64可被設置成使得第二關節構件64的表面可面對用戶左腿的左側表面,如圖8A所示。在本示例中,第二關節構件64能夠使第二支撐模塊70向前運動。
當太陽齒輪130沿另一方向(即,與所述一個方向相反的方向)旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。例如,當太陽齒輪130相對于圖1的前方順時針旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
通過前述構造,第一止動器150和第二止動器170可基于用戶的狀態利用不同的方法操作。
第一,第一止動器150和第二止動器170可處于限制狀態。在這樣的狀態下,當太陽齒輪130沿一個方向旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐 模塊70可向前運動。當太陽齒輪130沿另一方向(即,與所述一個方向相反的方向)旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。
通過使第一支撐模塊50和第二支撐模塊70向前運動,可協助用戶坐下的運動。相反,通過使第一支撐模塊50和第二支撐模塊70向后運動,可協助用戶起立的運動。
第二,第一止動器150和第二止動器170可交替地操作。例如,通過在太陽齒輪130沿一個方向旋轉的同時使第一止動器150連接到第一環形齒輪146并使第二止動器170與第二環形齒輪166分開,第一支撐模塊50可向前運動。類似地,通過使第一止動器150與第一環形齒輪146分開并使第二止動器170連接到第二環形齒輪166,第二支撐模塊70可向前運動。
通過第一動力傳遞構件40和第二動力傳遞構件60的非對稱連接結構,可在不改變太陽齒輪130的旋轉方向的情況下協助行走運動。
第三,第一止動器150和第二止動器170可處于釋放狀態。當驅動源120斷電時,第一止動器150和第二止動器170可保持在釋放狀態。在這樣的狀態下,用戶可自由運動,而不受驅動源120施加的負載的影響。
如表1所示,可總結上述三種運動狀態。
[表1]
以下,可使用相同的名稱來描述與上述示例性實施例中的元件具有相同或類似的功能的元件。除非另外地提出,否則對前述示例性實施例的描述也能夠應用到下面的示例性實施例,因此,為了簡潔起見,將省略重復的描述。
圖9是示出了根據示例性實施例的環形齒輪和止動器的視圖。
參照圖9,復合環形齒輪546包括第一子環形齒輪546a和第二子環形齒輪546b。第一子環形齒輪546a和第二子環形齒輪546b可具有相同的旋轉方向和相同的旋轉速度。第一子環形齒輪546a和第二子環形齒輪546b可通過單獨的緊固構件彼此緊固,或者可一體地設置。
第一子環形齒輪546a和第二子環形齒輪546b可按不同的形狀設置。例如,相對于復合環形齒輪546的旋轉方向,第一子環形齒輪546a的每個齒沿第一方向的坡度可比沿與第一方向相反的第二方向的坡度更陡。相反,第二子環形齒輪546b的每個齒沿第一方向的坡度可比沿第二方向的坡度更緩。
復合止動器550包括第一子止動器552和第二子止動器554。第一子止動器552和第二子止動器554可分別包括具有與第一子環形齒輪546a和第二子環形齒輪546b對應的形狀的齒。
通過前述結構,可增大止動器550施加的用于限制環形齒輪546的力。
圖10是示出了根據示例性實施例的環形齒輪和止動器的視圖。
參照圖10,可通過止動器650的摩擦力來限制環形齒輪646。
例如,止動器650可向前運動和向后運動,以選擇性地限制環形齒輪646。
止動器650包括止動主體658和制動板656。制動板656可包括彈性材料,例如,橡膠。
圖11是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖。為了簡潔起見,將省略關于圖5中所示的驅動模塊100提供的重復描述。
參照圖11,驅動模塊200包括第一殼體212、第二殼體214、驅動源220、太陽齒輪230、第一減速器240、第一止動器250、第二減速器260、第二止動器270和止動器軸280。
驅動源220包括驅動齒輪222、減速齒輪224和太陽齒輪軸226。
第一減速器240包括第一行星齒輪242、第一行星架244、第一環形齒輪246和第一滑輪248。
第一行星架244包括第一止動器250能夠與其接合的外表面。例如,第一行星架244的外表面可包括齒。
第一滑輪248可利用從第一環形齒輪246接收的扭矩旋轉。第一滑輪248的旋轉速度和旋轉方向可與第一環形齒輪246的旋轉速度和旋轉方向相同。第一滑輪248和第一環形齒輪246可執行單剛體運動。例如,第一滑輪248可通過單獨的緊固構件與第一環形齒輪246緊固,或者第一滑輪248和第一環形齒輪246可被設置為一體。
第一止動器250能夠使第一行星架244選擇性地旋轉。第一止動器250 可選擇性地限制第一行星架244的旋轉。例如,第一止動器250可包括與設置在第一行星架244的外表面上的齒對應的齒。
第一止動器250連接到第一行星架244的狀態可稱為“限制狀態”,第一止動器250與第一行星架244分開的狀態可稱為“釋放狀態”。
第一止動器250可在止動器軸280上旋轉。根據第一止動器250的旋轉角度,第一止動器250能夠使第一行星架244選擇性地旋轉。
與第一減速器240類似,第二減速器260包括第二行星齒輪262、第二行星架264、第二環形齒輪266和第二滑輪268。為了簡潔起見,將省略對第二行星齒輪262、第二行星架264、第二環形齒輪266和第二滑輪268的詳細描述。例如,第一減速器240和第二減速器260可以以鏡像的方式設置。
類似于第一止動器250,第二止動器270能夠使第二行星架264選擇性地旋轉。為了簡潔起見,將省略對第二止動器270的詳細描述。
雖然驅動齒輪222、減速齒輪224、太陽齒輪230、第一行星齒輪242、第二行星齒輪262、第一行星架244、第二行星架264、第一環形齒輪246和第二環形齒輪266被示出為有齒齒輪,但示例性實施例并不限于此。驅動齒輪222、減速齒輪224、太陽齒輪230、第一行星齒輪242、第二行星齒輪262、第一行星架244、第二行星架264、第一環形齒輪246和第二環形齒輪266可以是能夠通過滾動摩擦傳遞動力的旋轉體。
圖12示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖。
參照圖12,運動輔助設備12可如下地操作。
控制器30可控制驅動源220(例如,接通電源)向太陽齒輪230傳遞動力。控制器30可操作第一止動器250和第二止動器270,以使第一止動器250和第二止動器270分別選擇性地連接到第一行星架244和第二行星架264。
根據第一止動器250的操作,第一支撐模塊50可選擇性地旋轉。
為了使第一支撐模塊50操作,期望向第一支撐模塊50施加大于被施加到第一支撐模塊50的負載的力。該負載可通過第一動力傳遞構件40和第一滑輪248而傳遞到第一環形齒輪246。因此,在第一環形齒輪246中存在大于或等于設定水平的負載。以下,將基于前述前提提供描述。
當第一止動器250連接到第一行星架244時,第一行星架244可停止。當從太陽齒輪230接收的動力足夠地增大時,第一行星齒輪242可克服施加 到第一環形齒輪246的負載,并旋轉。響應于第一行星齒輪242的旋轉,第一環形齒輪246和第一滑輪248可旋轉。當第一滑輪248旋轉時,動力可通過第一動力傳遞構件40傳遞,且第一支撐模塊50可旋轉。
當第一止動器250與第一行星架244分開時,第一行星架244可準備旋轉。第一行星架244可處于惰性(idle)狀態。從太陽齒輪230接收的動力可通過第一行星齒輪242傳遞至處于惰性狀態的第一行星架244,第一行星架244便可旋轉。在本示例中,第一環形齒輪246、第一滑輪248、第一動力傳遞構件40和第一支撐模塊50可不旋轉。
因此,第一支撐模塊50可基于第一止動器250的操作而選擇性地旋轉。
類似地,第二支撐模塊70可基于第二止動器270的操作而選擇性地旋轉。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
通過交替地將第一止動器250和第二止動器270分別連接到第一行星架244和第二行星架264,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可交替地旋轉。通過交替地將第一止動器250和第二止動器270分別連接到第一行星架244和第二行星架264,可協助用戶的行走運動。
圖13A示出了根據示例性實施例的當從圖1的前方觀看時與第一支撐模塊50的向前的運動相關聯的第一減速器240的操作,圖13B示出了根據示例性實施例的當從圖1的右側觀看時第一支撐模塊50的操作。
圖14A示出了根據示例性實施例的當從圖1的前方觀看時與第二支撐模塊的向前的運動相關聯的第二減速器260的操作,圖14B示出了根據示例性實施例的當從圖1的左側觀看時第二支撐模塊70的向前的運動。
圖13A和圖13B示出了第一止動器250連接到第一行星架244,圖14A和圖14B示出了第二止動器270連接到第二行星架264。因此,第一行星架244和第二行星架264可選擇性地停止。
參照圖13A至圖14B,當太陽齒輪230沿一個方向旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向前運動。
例如,當太陽齒輪230相對于圖1的前方順時針旋轉時,第一行星齒輪242和第二行星齒輪262可逆時針旋轉,第一環形齒輪246和第二環形齒輪266可逆時針旋轉,且第一滑輪248和第二滑輪268可逆時針旋轉。
參照圖13A和圖13B,設置在第一滑輪248和第一關節構件44之間并且包括第一部分和與第一部分交叉的第二部分的第一動力傳遞構件40能夠 使第一關節構件44沿著與第一滑輪248的旋轉方向相反的方向旋轉。第一關節構件44可設置在用戶的右腿上。例如,第一關節構件44可被設置成使得第一關節構件44的表面可面對用戶右腿的右側表面,如圖13A所示。因此,第一關節構件44能夠使第一支撐模塊50向前運動。
如圖14A和圖14B所示,包括第一部分和與第一部分不交叉的第二部分并且設置在第二滑輪268和第二關節構件64之間的第二動力傳遞構件60能夠使第二關節構件64沿著與第二滑輪268的旋轉方向相同的方向旋轉。第二關節構件64可設置在用戶的左腿上。例如,第二關節構件64可被設置成使得第二關節構件64的表面可面對用戶左腿的左側表面,如圖14A所示。在本示例中,第二關節構件64能夠使第二支撐模塊70向前運動。
當太陽齒輪230沿另一方向(即,與所述一個方向相反的方向)旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。例如,當太陽齒輪230相對于圖1的前方逆時針旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
通過前述構造,第一止動器250和第二止動器270可根據用戶的狀態利用不同的方法操作。類似于圖7A至圖8B的第一止動器150和第二止動器170,運動狀態可被分類成三種運動狀態,并如表2所示地排列。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
[表2]
根據一些示例性實施例,第一減速器和第二減速器可獨立操作。因此,第一減速器和第二減速器中的一個可如圖5、圖7A和圖7B中所示的那樣構造,而第一減速器和第二減速器中的另一個可如圖11、圖14A和圖14B中所示的那樣構造。第一動力傳遞構件和第二動力傳遞構件可相對于驅動模塊100或200彼此對稱地設置。
例如,第一減速器可如圖5、圖7A和圖7B中所示的那樣構造,且第一動力傳遞構件可以以扭曲的方式設置。第二減速器可如圖11、圖14A和 圖14B中所示的那樣構造,且第二減速器可以以非扭曲的方式設置。在本示例中,第一止動器和第二止動器可處于限制狀態。當太陽齒輪順時針旋轉時,第一支撐模塊和第二支撐模塊可向前運動。通過前述構造,第一止動器和第二止動器可根據用戶的狀態利用不同的方法操作。類似地,運動狀態也可被分類成三種運動狀態。為了簡潔起見,將省略詳細描述。
參照圖1至圖14B,太陽齒輪、第一行星齒輪、第一環形齒輪、第一行星架、第二行星齒輪、第二環形齒輪和第二行星架可分別稱為“第一旋轉體”、“第二旋轉體”、“第三旋轉體”、“第四旋轉體”、“第五旋轉體”、“第六旋轉體”和“第七旋轉體”。
第二旋轉體可與第一旋轉體嚙合,并可被構造成進行旋轉。第三旋轉體可與第二旋轉體嚙合,并可被構造成進行旋轉。第四旋轉體可連接到第二旋轉體的旋轉軸,并可被構造成當第二旋轉體繞第一旋轉體公轉時旋轉。
第五旋轉體可與第一旋轉體嚙合,并可被構造成進行旋轉。第六旋轉體可與第五旋轉體嚙合,并可被構造成進行旋轉。第七旋轉體可連接到第五旋轉體的旋轉軸,并可被構造成當第五旋轉體繞第一旋轉體公轉時旋轉。
根據一些示例性實施例,第一止動器可選擇性地連接到第三旋轉體和第五旋轉體中的一個,而第二止動器可選擇性地連接到第六旋轉體和第七旋轉體中的一個。
圖15是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的后視透視圖,圖16是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖。
參照圖15和圖16,驅動模塊300包括第一殼體312、第二殼體314、驅動源320、太陽齒輪330、第一減速器340和第二減速器360。
太陽齒輪330可從驅動源320接收動力并將動力傳遞至第一減速器340和第二減速器360。例如,太陽齒輪330可同時與第一行星齒輪342和第二行星齒輪362嚙合,因而能夠使第一行星齒輪342和第二行星齒輪362同時旋轉。因此,包括作為輸入端的第一行星齒輪342的第一減速器340可從太陽齒輪330接收動力。類似地,包括作為輸入端的第二行星齒輪362的第二減速器360可從太陽齒輪330接收動力。
雖然圖16示出了太陽齒輪330包括單個太陽齒輪,但是太陽齒輪330可包括被構造成將動力傳遞至第一減速器340和第二減速器360的多個太陽齒輪330。例如,所述多個太陽齒輪330可執行單剛體運動。第一減速器340 包括第一行星齒輪342、第一行星架344、第一環形齒輪346和第一滑輪348。
第一滑輪348可利用從第一環形齒輪346接收的扭矩旋轉。第一滑輪348的旋轉速度和旋轉方向可與第一環形齒輪346的旋轉速度和旋轉方向相同。第一滑輪348和第一環形齒輪346可執行單剛體運動。
例如,第一滑輪348可通過單獨的緊固構件與第一環形齒輪346緊固,或者可與第一環形齒輪346設置為一體。例如,第一滑輪348可一體地設置在第一環形齒輪346的外周表面上。在這種情況下,可在第一環形齒輪346的外周表面上設置槽,而第一動力傳遞構件40可沿槽纏繞。
與第一減速器340類似,第二減速器360可包括第二行星齒輪362、第二行星架364、第二環形齒輪366和第二滑輪368。為了簡潔起見,將省略對第二行星齒輪362、第二行星架364、第二環形齒輪366和第二滑輪368的詳細描述。
第一行星齒輪342和第二行星齒輪362可連接以具有相同的旋轉軸。第一行星齒輪342和第二行星齒輪362可相對于太陽齒輪330具有相同的公轉速度。第一行星齒輪342和第二行星齒輪362可執行單剛體運動。第一行星齒輪342和第二行星齒輪362可通過單獨的緊固構件彼此緊固,或者可被設置為一體。
第一行星架344和第二行星架364可連接以具有相同的旋轉軸。第一行星架344和第二行星架364可具有相同的旋轉方向和相同的旋轉速度。
因為第一行星架344和第二行星架364兩者操作和功能相同,所以可省略第一行星架344和第二行星架364中的一個。此外,第一行星架344和第二行星架364可被設置為一體。
從太陽齒輪330到第一減速器340的輸出端的傳動比可稱為“第一傳動比N1”,從太陽齒輪330到第二減速器360的輸出端的傳動比可稱為“第二傳動比N2”。
在本示例性實施例中,第一傳動比N1可被限定為從太陽齒輪330到第一環形齒輪346的傳動比。第二傳動比N2可被限定為從太陽齒輪330到第二環形齒輪366的傳動比。
第一傳動比N1可與第二傳動比N2不同。基于第一傳動比N1與第二傳動比N2之間的差異,第一減速器340和第二減速器360可相對于彼此執行相對運動。
根據一些示例性實施例,當多個太陽齒輪330被設置成使得太陽齒輪330的被連接到第一減速器340的一部分的齒數與太陽齒輪330的被連接到第二減速器360的其余部分的齒數不同時,第一傳動比N1可被設置成與第二傳動比N2不同。
根據一些示例性實施例,通過不同地設置第一行星齒輪342的齒數和第二行星齒輪362的齒數,和/或通過不同地設置第一環形齒輪346的齒數和第二環形齒輪366的齒數,第一傳動比N1可被設置成與第二傳動比N2不同。
圖16示出了太陽齒輪330包括單個齒輪、第一行星齒輪342的齒數等于第二行星齒輪362的齒數以及第一環形齒輪346的齒數不同于第二環形齒輪366的齒數的情況。例如,第一環形齒輪346的齒數可小于第二環形齒輪366的齒數。例如,第一傳動比N1可小于第二傳動比N2。以下,將基于前述前提提供描述。然而,第一傳動比N1不同于第二傳動比N2的其他構造也是可以的。
雖然太陽齒輪330、第一行星齒輪342、第二行星齒輪362、第一環形齒輪346和第二環形齒輪366被示出為有齒齒輪,但示例性實施例并不限于此。太陽齒輪330、第一行星齒輪342、第二行星齒輪362、第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可以是能夠通過滾動摩擦傳遞動力的旋轉體。
圖17是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖。
參照圖17,第一行星齒輪342’和第二行星齒輪362’可被保持在一起或被設置為一體。在本示例中,太陽齒輪330’可連接到第一行星齒輪342’和第二行星齒輪362’中的一個。此外,第一行星齒輪342’的齒數可不同于第二行星齒輪362’的齒數,且太陽齒輪330’可結合到第二行星齒輪362’。
太陽齒輪330’可從驅動源320接收動力,并將動力傳遞至第一減速器340和第二減速器360。例如,太陽齒輪330’可將動力傳遞至第二行星齒輪362’。因此,包括作為輸入端的第二行星齒輪362’的第二減速器360可從太陽齒輪330’接收動力。當第二行星齒輪362’旋轉時,被設置為與第二行星齒輪362’保持在一起的第一行星齒輪342’也可旋轉。因此,包括作為輸入端的第一行星齒輪342’的第一減速器340可從太陽齒輪330’接收動力。
圖18是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖。
參照圖18,運動輔助設備13可如下地操作。
控制器30可控制驅動源320(例如,接通電源)向太陽齒輪330傳遞動力。被傳遞至太陽齒輪330的動力可同時傳遞至第一行星齒輪342和第二行星齒輪362。
第一行星齒輪342可將動力傳遞至第一行星架344和/或第一環形齒輪346。第二行星齒輪362可將動力傳遞至第二行星架364和/或第二環形齒輪366。
基于第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異,第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可相對于彼此執行相對運動。因此,可調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度。
控制器30可交替地改變太陽齒輪330的旋轉方向。因此,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度可交替地增大或減小。通過前述結構,可協助用戶的行走運動。
根據一些示例性實施例,圖16的驅動模塊300可在所有的第一行星架344、第二行星架364、第一環形齒輪346和第二環形齒輪366都沒有固定到第一殼體312和第二殼體314的同時操作。在這樣的情況下,第一行星架344和第二行星架364可不受除了第一行星齒輪342和第二行星齒輪362的旋轉軸之外的部件的限制。此外,第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可不受除了第一行星齒輪342、第二行星齒輪362、第一滑輪348和第二滑輪368之外的部件的限制。可設置軸承以使環形齒輪和/或行星架能夠自由旋轉。
因此,不能基于太陽齒輪330的旋轉角度來確定第一行星架344、第二行星架364、第一環形齒輪346和第二環形齒輪366的絕對位置。第一行星架344、第二行星架364、第一環形齒輪346和第二環形齒輪366的絕對位置可基于從太陽齒輪330接收的扭矩和從外部接收的負載而改變。例如,可基于用戶(例如,穿戴者)行走時每條腿的位置來確定參考位置。
提供本示例性實施例以通過調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度來協助用戶的行走運動。根據本示例,雖然不能確定第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的絕對位置,但是本領域技術人員可實施能夠調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度的運動輔助設備。
因此,通過第一環形齒輪346和第二環形齒輪366相對于彼此的相對 運動,可調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度。可基于從外部和太陽齒輪330接收的負載來改變第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的絕對位置。
圖19是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖。
參照圖19,運動輔助設備13’可如下地操作。
被傳遞至太陽齒輪330’的動力可傳遞至第一行星齒輪342’和第二行星齒輪362’中的一個。例如,被傳遞至太陽齒輪330’的動力可傳遞至第二行星齒輪362’。當第二行星齒輪362’旋轉時,被設置成與第二行星齒輪362’保持在一起或與第二行星齒輪362’一體的第一行星齒輪342’可旋轉。
第一行星齒輪342’可將動力傳遞至第一行星架344和/或第一環形齒輪346。第二行星齒輪362’可將動力傳遞至第二行星架364和/或第二環形齒輪366。
基于第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異,第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可相對于彼此執行相對運動。因此,可調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度。
控制器30可交替地改變太陽齒輪330’的旋轉方向。在本示例中,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度可交替地增大或減小。通過前述結構,可協助用戶的行走運動。
圖20A和圖20B是示出了根據示例性實施例的當第一行星架344和第二行星架364彼此固定時圖16的驅動模塊300、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作的視圖。具體地,圖20A示出了第一減速器340和第二減速器360的操作,圖20B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
雖然在本示例性實施例中第一行星架344和第二行星架364不必彼此固定,但是為了便于理解,首先將描述第一行星架344和第二行星架364彼此固定的示例。
參照圖20A,當太陽齒輪330順時針旋轉時,第一行星齒輪342和第二行星齒輪362可逆時針旋轉,且第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可逆時針旋轉。
當第一環形齒輪346的齒數小于第二環形齒輪366的齒數時,第一傳動比N1可小于第二傳動比N2。因此,第一環形齒輪346可以以比第二環 形齒輪366快的角速度旋轉。第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可具有不同的角速度。因此,第一滑輪348和第二滑輪368可具有不同的角速度。
因此,如圖20B所示,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度可增大。第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向前運動。
相反,當太陽齒輪330逆時針旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。
在圖20B所示出的狀態下,用戶可向第一減速器340和第二減速器360中的至少一個施加負載,以抬起用戶的上身而直立行走。以下,將參照圖21A和圖21B提供描述。
圖21A和圖21B是示出了根據示例性實施例的當施加了驅動源320的動力時圖16的驅動模塊300、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作的視圖。具體地,圖21A示出了第一減速器340和第二減速器360的操作,圖21B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
參照圖21A和圖21B,在施加了驅動源320的動力的狀態下,當用戶向第一減速器340和第二減速器360施加負載以抬起用戶的上身時,第一行星架344和第二行星架364可旋轉,從而第一支撐模塊50向后運動,且第二支撐模塊70向前運動。
當用戶直立行走時,第一行星架344和第二行星架364可旋轉,使得第一環形齒輪346的旋轉方向可與第二環形齒輪366的旋轉方向相反。因此,被連接到第一環形齒輪346的第一滑輪348和被連接到第二環形齒輪366的第二滑輪368可沿相反的方向旋轉。
因此,當太陽齒輪330順時針旋轉時,第一支撐模塊50可向前運動,而第二支撐模塊70可向后運動,如圖21B所示。
相反,當太陽齒輪330逆時針旋轉時,第一支撐模塊50可向后運動,而第二支撐模塊70可向前運動。
圖18的控制器30可交替地改變太陽齒輪330的旋轉方向,因而輔助用戶的行走運動。
圖22A和圖22B是示出了根據示例性實施例的當阻斷了驅動源320的動力時圖16的驅動模塊300、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的視圖。具體地,圖22A示出了第一減速器340和第二減速器360的操作,圖22B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
參照圖22A,在驅動源320斷電的狀態下,當用戶向第一減速器340和第二減速器360施加了使用戶上身彎曲的負載時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向第一滑輪348和第二滑輪368傳遞相同方向的負載。
在本示例中,第一環形齒輪346、第二環形齒輪366、第一行星齒輪342、第二行星齒輪362、第一行星架344、第二行星架364和太陽齒輪330可執行單剛體運動。第一環形齒輪346、第二環形齒輪366、第一行星齒輪342、第二行星齒輪362、第一行星架344、第二行星架364和太陽齒輪330可具有相同的旋轉速度。
因此,如圖22B所示,用戶可在不接收由驅動源320施加的負載的情況下自由地進行坐下運動。
相反,在驅動源320斷電的情況下,當用戶向第一減速器340和第二減速器360施加抬起用戶上身的負載時,用戶可在不接收由驅動源320施加的負載的情況下自由地進行起立運動。
在驅動源320被保持的狀態下,用戶可向第一減速器340和第二減速器360施加使用戶上身彎曲的負載。例如,因為太陽齒輪330固定,所以第一環形齒輪346和第二環形齒輪366可相對于太陽齒輪330以不同的角速度旋轉。此外,如圖20B所示,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可沿相同的方向運動,以彼此分開。通過前述過程,用戶可執行坐下運動。
在本示例中,通過使第一滑輪348和第一關節組件42之間的第三傳動比N3與第二滑輪368和第二關節組件62之間的第四傳動比N4的比率能夠等于第一傳動比N1與第二傳動比N2的比率的倒數,可緩和或防止第一支撐模塊50和第二支撐模塊70在用戶坐下時彼此分開。
作為另一方法,通過減小第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異,可減小第一支撐模塊50和第二支撐模塊70在用戶坐下時彼此分開的角度。因此,即使當第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異相對小,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70也可利用具有高的RPM(轉/每分)值的驅動源320確保足以進行行走運動的角速度。
可如表3所示地排列上述三種運動狀態。
[表3]
圖23是示出了根據示例性實施例的驅動模塊的前視分解透視圖。為了簡潔起見,將省略針對圖16的驅動模塊300而提供的重復描述。
參照圖23,驅動模塊400包括第一殼體412、第二殼體414、驅動源420、太陽齒輪430、第一減速器440和第二減速器460。
太陽齒輪430可從驅動源420接收動力并將動力傳遞至第一減速器440和第二減速器460。例如,太陽齒輪430可同時與第一行星齒輪442和第二行星齒輪462嚙合,因而能夠使第一行星齒輪442和第二行星齒輪462同時旋轉。因此,包括作為輸入端的第一行星齒輪442的第一減速器440可從太陽齒輪430接收動力。類似地,包括作為輸入端的第二行星齒輪462的第二減速器460可從太陽齒輪430接收動力。
第一減速器440包括第一行星齒輪442、第一行星架444、第一環形齒輪446和第一滑輪448。
第一滑輪448可利用從第一行星架444接收的扭矩旋轉。第一滑輪448的旋轉速度和旋轉方向可與第一行星架444的旋轉速度和旋轉方向相同。第一滑輪348和第一行星架444可執行單剛體運動。
例如,第一滑輪448可通過單獨的緊固構件與第一行星架444緊固,或者可與第一行星架444設置為一體。例如,第一滑輪448可一體地設置在第一行星架444的外周表面上。可在第一行星架444的外周表面上設置槽,而第一動力傳遞構件40可沿槽纏繞。通過前述結構,可減少組件的數量,且可節省制造成本和時間。
與第一減速器440類似,第二減速器460可包括第二行星齒輪462、第二行星架464、第二環形齒輪466和第二滑輪468。為了簡潔起見,將省略 對第二行星齒輪462、第二行星架464、第二環形齒輪466和第二滑輪468的詳細描述。
第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可具有相同的旋轉速度。第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可通過單獨的緊固構件彼此緊固,或者可被設置為一體。
在本示例性實施例中,第一行星架444和第二行星架464可被設置為單獨的構件。
從太陽齒輪430到第一減速器440的輸出端的傳動比可稱為“第一傳動比N1”,從太陽齒輪430到第二減速器460的輸出端的傳動比可稱為“第二傳動比N2”。
在本示例性實施例中,第一傳動比N1可被限定為從太陽齒輪430到第一行星架444的傳動比。第二傳動比N2可被限定為從太陽齒輪430到第二行星架464的傳動比。
第一傳動比N1可與第二傳動比N2不同。基于第一傳動比N1與第二傳動比N2之間的差異,第一減速器440和第二減速器460可相對于彼此執行相對運動。為了簡潔起見,將省略詳細的描述。
圖23示出了太陽齒輪430包括單個太陽齒輪、第一行星齒輪442的齒數等于第二行星齒輪462的齒數以及第一環形齒輪446的齒數不同于第二環形齒輪466的齒數的情況。例如,第一環形齒輪446的齒數可小于第二環形齒輪466的齒數。在本示例中,第一傳動比N1可小于第二傳動比N2。以下,將基于前述前提提供描述。然而,第一傳動比N1不同于第二傳動比N2的其他構造也是可以的。
雖然太陽齒輪430、第一行星齒輪442、第二行星齒輪462、第一環形齒輪446和第二環形齒輪466被示出為有齒齒輪,但示例性實施例并不限于此。太陽齒輪430、第一行星齒輪442、第二行星齒輪462、第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可以是能夠通過滾動摩擦傳遞動力的旋轉體。
圖24是示出了根據示例性實施例的運動輔助設備的框圖。
參照圖24,運動輔助設備14可如下地操作。
控制器30可控制驅動源420(例如,接通電源)向太陽齒輪430傳遞動力。被傳遞至太陽齒輪430的動力可同時傳遞至第一行星齒輪442和第二行星齒輪462。
第一行星齒輪442可將動力傳遞至第一行星架444和/或第一環形齒輪446。第二行星齒輪462可將動力傳遞至第二行星架464和/或第二環形齒輪466。
基于第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異,第一行星架444和第二行星架464可相對于彼此執行相對運動。因此,可調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度。
控制器30可交替地改變太陽齒輪430的旋轉方向。在本示例中,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度可交替地增大或減小。通過前述結構,可協助用戶的行走運動。
根據一些示例性實施例,圖23的驅動模塊400可在所有的第一行星架444、第二行星架464、第一環形齒輪446和第二環形齒輪466都沒有固定到第一殼體412和第二殼體414的同時操作。在這樣的情況下,第一行星架444和第二行星架464可不受除了第一行星齒輪442和第二行星齒輪462的旋轉軸之外的部件的限制。此外,第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可不受除了第一行星齒輪442和第二行星齒輪462之外的部件的限制。可設置軸承以能夠使環形齒輪或行星架自由旋轉。
因此,通過第一行星架444和第二行星架464相對于彼此的相對運動,可調節第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度。可基于從外部和太陽齒輪430接收的負載來改變第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的絕對位置。
圖25A和圖25B是示出了根據示例性實施例的當第一環形齒輪446和第二環形齒輪466彼此固定時圖23的驅動模塊400、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作的視圖。具體地,圖25A示出了第一減速器440和第二減速器460的操作,圖25B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
雖然第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可以以非固定的方式設置,但是為了便于理解,首先將描述第一環形齒輪446和第二環形齒輪466以固定的方式設置的示例。
參照圖25A,當太陽齒輪430逆時針旋轉時,第一行星齒輪442和第二行星齒輪462可順時針旋轉。此外,第一行星齒輪442和第二行星齒輪462可根據太陽齒輪430的逆時針旋轉而逆時針公轉。因此,第一行星架444 和第二行星架464可逆時針旋轉。
當第一環形齒輪446的齒數小于第二環形齒輪466的齒數時,第一傳動比可小于第二傳動比N2。因此,第一行星架444可以以比第二行星架464快的角速度旋轉。第一行星架444和第二行星架464可具有不同的角速度。因此,第一滑輪448和第二滑輪468可具有不同的角速度。
因此,如圖25B所示,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70之間的角度可增大。第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向前運動。
相反,當太陽齒輪430順時針旋轉時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向后運動。
在圖25B所示出的狀態下,用戶可向第一減速器440和第二減速器460施加抬起用戶上身的負載,以直立行走。以下,將參照圖26A和圖26B提供描述。
圖26A和圖26B是示出了根據示例性實施例的當施加了驅動源420的動力時圖23的驅動模塊400、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作的視圖。具體地,圖26A示出了第一減速器440和第二減速器460的操作,圖26B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
參照圖26A,在施加了驅動源420的動力的狀態下,當用戶向第一減速器440和第二減速器460施加負載以抬起用戶的上身時,第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可旋轉。
當用戶直立行走時,第一環形齒輪446和第二環形齒輪466可旋轉,從而第一行星架444的旋轉方向可與第二行星架464的旋轉方向相反。因此,被連接到第一行星架444的第一滑輪448和被連接到第二行星架464的第二滑輪468可沿相反的方向旋轉。
因此,當太陽齒輪430逆時針旋轉時,第一支撐模塊50可向前運動,而第二支撐模塊70可向后運動,如圖26B所示。
相反,當太陽齒輪430順時針旋轉時,第一支撐模塊50可向后運動,而第二支撐模塊70可向前運動。
圖24的控制器30可交替地改變太陽齒輪430的旋轉方向,因而協助用戶的行走運動。
圖27A和圖27B是示出了根據示例性實施例的當阻斷了驅動源420的動力時圖23所示的驅動模塊400、第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的 視圖。具體地,圖27A示出了第一減速器440和第二減速器460的操作,圖27B示出了第一支撐模塊50和第二支撐模塊70的操作。
參照圖27A,在驅動源420斷電的狀態下,當用戶向第一減速器440和第二減速器460施加了使用戶上身彎曲的負載時,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可向第一滑輪448和第二滑輪468傳遞相同方向的負載。
在本示例中,第一行星架444、第二行星架464、第一行星齒輪442、第二行星齒輪462、第一環形齒輪446、第二環形齒輪466和太陽齒輪430可執行單剛體運動。第一行星架444、第二行星架464、第一行星齒輪442、第二行星齒輪462、第一環形齒輪446、第二環形齒輪466和太陽齒輪430可具有相同的旋轉速度。
因此,如圖27B所示,用戶可在不接收驅動源420施加的負載的情況下自由地進行坐下運動。
相反,在驅動源420斷電的情況下,當用戶向第一減速器440和第二減速器460施加抬起用戶上身的負載時,用戶可在不接收驅動源420施加的負載的情況下自由地進行起立運動。
在驅動源420被保持的狀態下,用戶可向第一減速器440和第二減速器460施加使用戶上身彎曲的負載。例如,因為太陽齒輪430固定,所以第一行星架444和第二行星架464可相對于太陽齒輪430以不同的角速度旋轉。此外,如圖25B所示,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70可沿相同的方向運動,以彼此分開。通過前述過程,用戶可執行坐下運動。
在本示例中,通過使第一滑輪448和第一關節組件42之間的第三傳動比N3與第二滑輪468和第二關節組件62之間的第四傳動比N4的比率能夠等于第一傳動比N1與第二傳動比N2的比率的倒數,可緩和或防止第一支撐模塊50和第二支撐模塊70在用戶坐下時彼此分開。
作為另一方法,通過減小第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異,可減小第一支撐模塊50和第二支撐模塊70在用戶坐下時彼此分開的角度。因此,即使當第一傳動比N1和第二傳動比N2之間的差異相對小,第一支撐模塊50和第二支撐模塊70也可利用具有高的RPM值的驅動源320確保對行走運動而言足夠的角速度。
可如表4所示地排列上述三種運動狀態。
[表4]
控制器30可包括處理器和存儲器(未示出)。控制器30可以是算術邏輯單元、數字信號處理器、微型計算機、現場可編程序陣列、可編程邏輯單元、微型處理器或能夠以預定的方式響應指令并執行指令的任何其他裝置,從而控制器30編程有指令,這些指令配置作為專用計算機的處理裝置,且控制器30被配置成控制至少一個驅動模塊90向第一支撐模塊50和第二支撐模塊70傳遞動力。
這些指令可被存儲在非臨時性計算機可讀介質中。非臨時性計算機可讀介質的示例包括磁介質(例如,硬盤、軟盤和磁帶)、光學介質(例如,CD ROM盤和DVD)、磁光介質(例如,光盤)和被具體配置成存儲且執行程序指令的硬件設備(例如,只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃存等)。非臨時性計算機可讀介質還可以是分布式網絡,從而程序指令可以以分布式方式存儲和執行。程序指令可由一個或更多個處理器執行。
雖然已經描述了一些示例性實施例,但本領域技術人員將理解,在實質上不脫離示例性實施例的新的教導和優點的情況下,在示例性實施例中可進行多種修改。因此,所有的這種修改意在被包括在如權利要求書所限定的示例性實施例的范圍內。例如,如果所描述的技術以不同的順序執行和/或如果所描述的系統、構造、裝置或電路中的組件以不同的方式結合和/或被其他組件或其等同物替換或補償,可實現適當的結果。在權利要求書中,裝置加功能的條款意在執行所列舉的功能時覆蓋此處描述的結構、結構性等同物以及等同的結構。因此,應該理解,前面的描述是多個示意性的示例性實施例,其不應被理解成限定所公開的特定的示例性實施例,并且應該理解, 對所公開的示例性實施例以及其他示例性實施例所進行的修改意在被包括在權利要求書的范圍內。