力量辅助装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月20日提交的韩国专利申请No.10-2020-0156982的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于本文中。

技术领域

本发明涉及一种力量辅助装置，更具体地，涉及一种设计为辅助使用者(行人或操作员)的活动或工作的力量辅助装置。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并不构成现有技术。

设计为支持使用者的活动或工作的力量辅助装置可以在可旋转关节(例如，髋关节)附近通过弹性产生扭矩，从而减少在活动或工作期间施加到使用者身体的部位(例如，腰部)的负荷。

这种力量辅助装置通常具有产生扭矩的结构，所述结构分别形成在左右两侧。力量辅助装置可以分为：i)其中的两个结构相互连接，使得两个结构可以以互锁方式移动的装置；ii)其中的两个结构彼此独立地设置，使得两个结构可以独立移动的装置。

然而，我们发现，力量辅助装置的尺寸不能根据使用者的身体尺寸和形状进行调整，而且力量辅助装置中产生扭矩的两个结构是独立运行的，使得使用者在佩戴力量辅助装置行走时感觉不舒服。

发明内容

本发明的一方面提供了一种力量辅助装置，所述装置能够通过考虑使用者的体型来调整其尺寸，并且显著减少在行走过程等过程中可能出现的不舒服的感觉。

根据本发明的一方面，力量辅助装置可以包括：基架，第一旋转体，第二旋转体，第一致动器，第二致动器以及线缆，所述第一旋转体设置于基架的左侧并且可旋转地连接到基架；所述第二旋转体设置于基架的右侧并且可旋转地连接到基架；所述第一致动器可旋转地连接到第一旋转体的一侧并且配置为基于相对于第一旋转体的旋转角度提供第一恢复扭矩；所述第二致动器可旋转地连接到第二旋转体的一侧并且配置为基于相对于第二旋转体的旋转角度提供第二恢复扭矩；以及所述线缆连接第一旋转体和第二旋转体，其中，第一旋转体相对于基架的旋转运动和第二旋转体相对于基架的旋转运动通过线缆的拉力相互限制。

基架可以进一步包括：第一框架和第二框架，所述第一旋转体可旋转地连接到第一框架；第二旋转体可旋转地连接到所述第二框架。第一框架和第二框架可以相对于彼此可移动。

线缆可以环绕第一旋转体的外圆周的至少一部分和第二旋转体的外圆周的至少一部分。

当第一致动器和第二致动器相对于基架沿相同方向旋转时，第一致动器可以相对于第一旋转体旋转并且可以形成第一恢复扭矩，并且第二致动器可以相对于第二旋转体旋转并且可以形成第二恢复扭矩。

当第一致动器和第二致动器相对于基架沿相反方向旋转时，第一致动器可以相对于第一旋转体固定，从而可以不形成第一恢复扭矩，以及第二致动器可以相对于第二旋转体固定，从而可以不形成第二恢复扭矩。

致动器可以包括：致动器主体部件和板，所述致动器主体部件形成致动器的主体；所述板可旋转地连接到致动器主体部件，并且固定连接到旋转体。

旋转体可以包括：旋转体部件和锁定部，所述旋转体部件形成旋转体的主体；以及所述锁定部从旋转体部件突出。

板可以包括凹进部，所述凹进部从板的外周边缘向内凹进，并且锁定部与凹进部接合。

旋转体可以进一步包括闩锁部，所述闩锁部与锁定部接合，并且闩锁部可以移动锁定部以允许锁定部与凹进部接合或与凹进部脱离。

当锁定部与凹进部接合时，板可以固定连接到旋转体。

当致动器主体部件相对于旋转体旋转并且板在板固定连接到旋转体的状态下时，可以形成恢复扭矩。

致动器可以进一步包括连杆结构，所述连杆结构设置在致动器主体部件内部并且包括多个连杆和多个弹性体的连杆结构，并且可以通过致动器主体部件相对于板旋转时连杆和弹性体之间的位置变化来形成恢复扭矩。

当锁定部从凹进部脱离时，板相对于旋转体可以旋转，并且相对于致动器主体部件固定。

基架可以进一步包括第三框架，所述第三框架在第一框架和第二框架之间，第一框架和第二框架中的每一个都可以包括水平导向孔，所述水平导向孔是形成于第一框架和第二框架并且在水平方向上延伸的通孔，并且第三框架可以包括插入水平导向孔中的固定部，以及固定部可以在水平方向上沿水平导向孔移动，从而可以调整第一框架和第二框架之间的间隔。

线缆可以是博登拉线(bowden cable)。

第一框架可以包括第一滑轮，第二框架可以包括第二滑轮，第三框架可以包括第三滑轮，并且第三滑轮可以相对于第一滑轮和第二滑轮竖直移动。

第三框架可以进一步包括竖直导向孔，所述竖直导向孔是形成于所述第三框架并在竖直方向上延伸的通孔，并且第三滑轮可以插入竖直导向孔中。

线缆可以设置在第一滑轮和第三滑轮之间，并且线缆可以设置在第二滑轮和第三滑轮之间。

从本文提供的描述中，进一步的适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅旨在说明目的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了很好地理解本发明，现在将参考附图描述以示例的方式给出的本发明的各种实施方案，其中：

图1示出了由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的使用者力量辅助装置的立体图；

图2示出了图1所示的力量辅助装置的放大立体图；

图3示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器和旋转体的放大立体图；

图4示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器相对于旋转体的旋转的各种侧视图；

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器的板和旋转体的接合；

图6示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器的板和旋转体的脱离；

图7示出了在力量辅助装置的横向长度增大的状态下由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置；

图8示出了在力量辅助装置的横向长度减小的状态下由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置；

图9示出了在力量辅助装置的横向长度增大的状态下由使用者佩戴的根据本发明的另一示例性实施方案的力量辅助装置；以及

图10示出了在力量辅助装置的横向长度减小的状态下由使用者佩戴的根据本发明的另一示例性实施方案的力量辅助装置。

本文中描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置的结构和工作原理。

图1示出了由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的使用者力量辅助装置的立体图，并且图2示出了图1所示的力量辅助装置的放大立体图。此外，图3示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器和旋转体的放大立体图。

如图1所示，力量辅助装置10可以包括基架300。基架300可以形成力量辅助装置10的主体，并且可以环绕使用者身体的部位，以便使用者可以佩戴力量辅助装置10。如图1和图2所示，基架300可以环绕使用者的腰部。此外，力量辅助装置10可以减少施加到使用者腰部的负荷。

基架300可以是多个部件的组件。例如，如图1和图2所示，基架300可以包括设置在左侧的第一框架310和设置在右侧的第二框架320。这里，第一框架310和第二框架320能够相对于彼此移动。在一种实施方案中，当使用者佩戴力量辅助装置10时，第一框架310和第二框架320可以在水平方向上相对于彼此移动。因此，通过根据使用者的体型移动第一框架310和第二框架320，可以调整力量辅助装置10的横向长度。

同时，根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置10可以进一步包括旋转体200，所述旋转体200设置在基架300的一侧并且可旋转地连接到基架300。更具体地，旋转体200可以包括设置在基架300的左侧并且可旋转地连接到基架300的第一旋转体210，以及设置在基架300的右侧并且可旋转地连接到基架300的第二旋转体220。在一种实施方案中，第一旋转体210可以连接到第一框架310的左侧并且可旋转地连接到第一框架310，第二旋转体220可以连接到第二框架320的右侧并且可旋转地连接到第二框架320。

此外，根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置10可以进一步包括可旋转地连接到旋转体200的一侧的致动器100。致动器100可以根据致动器100相对于旋转体200的旋转角度形成恢复扭矩。因此，通过致动器100形成的恢复扭矩可以帮助减少施加到使用者的负荷。

图4示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器相对于旋转体的旋转的各种侧视图。

参考图4，最右侧的参考视图示出了由于致动器100没有相对于旋转体200旋转而未形成恢复扭矩的状态，而其他视图示出了随着致动器100相对于旋转体200旋转而形成恢复扭矩的状态。具体地，在图4的参考视图左侧提供的视图中，致动器100相对于旋转体200旋转的旋转角度示出为逐渐增大。随着旋转角度的增大，恢复扭矩会增大。在图4中，当致动器100相对于旋转体200沿顺时针方向旋转时，通过致动器100产生的恢复扭矩可以沿逆时针方向形成。

参照图1和图2，致动器100可以包括第一致动器110和第二致动器120，所述第一致动器110可旋转地连接到第一旋转体210的一侧并且根据相对于第一旋转体210的旋转角度形成第一恢复扭矩；所述第二致动器120可旋转地连接到第二旋转体220的一侧并且根据相对于第二旋转体220的旋转角度形成第二恢复扭矩。图1和图2示出了设置在第一旋转体210左侧的第一致动器110和设置在第二旋转体220右侧的第二致动器120。

参照图1和图2，根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置10可以进一步包括将第一旋转体210连接到第二旋转体220的线缆400。如图2所示，线缆400可以环绕第一旋转体210的外圆周的至少一部分和第二旋转体220的外圆周的至少一部分。

线缆400可以限制第一旋转体210相对于基架300的旋转运动和第二旋转体220相对于基架300的旋转运动。更具体地，第一旋转体210相对于基架300的旋转运动和第二旋转体220相对于基架300的旋转运动可以通过线缆400的拉力相互限制。根据本发明的示例性实施方案，当第一旋转体210相对于基架300沿一个方向旋转时，由于线缆400的拉力，第二旋转体220可以相对于基架300沿相反方向旋转。例如，如图2中的箭头所示，当第一旋转体210相对于基架300沿顺时针方向旋转时，线缆400可以沿缠绕第一旋转体210的方向移动。在这种情况下，由于线缆400的拉力，线缆400可沿从第二旋转体220解绕的方向移动，相应地，第二旋转体220可以沿逆时针方向旋转。因此，第一旋转体210和第二旋转体220的旋转方向可以通过线缆400的拉力而彼此相反。

更具体地，根据本发明的示例性实施方案，当第一致动器110相对于基架300的旋转方向和第二致动器120相对于基架300的旋转方向通过线缆400的拉力而彼此相反时，第一致动器110可以相对于第一旋转体210固定，从而可以不形成前述第一恢复扭矩，并且第二致动器120可以相对于第二旋转体220固定，从而可以不形成前述第二恢复扭矩。

在一种实施方案中，当第一致动器110和第二致动器120相对于基架300沿相反方向旋转时，第一旋转体210可以与第一致动器110一起相对于基架300旋转，并且第二旋转体210可以与第二致动器120一起相对于基架300旋转。在这种情况下，由于第一致动器110没有相对于第一旋转体210旋转，所以可以不形成第一恢复扭矩，并且由于第二致动器120没有相对于第二旋转体220旋转，因此可以不形成第二恢复扭矩。

这可以应用于佩戴力量辅助装置10的使用者正在行走的情况。例如，可以考虑以下情况：使用者以使得基架300环绕使用者腰部的方式佩戴力量辅助装置10，将第一致动器110安装在使用者的左腿上，其中第一旋转体210位于使用者的左髋关节上，并且将第二致动器120安装在使用者的右腿上，其中第二旋转体220位于使用者的右髋关节上。例如，在使用者的行走过程中，当使用者的左腿向前定位时，使用者的右腿可能向后定位，因此，第一致动器110可以向前旋转，而第二致动器120可以向后旋转。

然而，当使用者只是行走时，使用者不需要通过力量辅助装置10所产生的恢复扭矩进行辅助，因此，不需要第一致动器110和第二致动器120的第一恢复扭矩和第二恢复扭矩。根据本发明的示例性实施方案，在使用者的行走过程中，力量辅助装置10可以通过线缆400的拉力使得第一旋转体210和第二旋转体220沿相反方向旋转，从而使得第一旋转体210和第二旋转体220分别相对于第一致动器110和第二致动器120固定。因此，当使用者只是行走时，可以不产生前述的恢复扭矩。

另一方面，根据本发明的示例性实施方案，当第一致动器110相对于基架300的旋转方向和第二致动器120相对于基架300的旋转方向彼此相同时，第一致动器110可以相对于第一旋转体210旋转，从而可以形成第一恢复扭矩，并且第二致动器120可以相对于第二旋转体220旋转，从而可以形成第二恢复扭矩。

在另一实施方案中，当第一致动器110和第二致动器120相对于基架300沿相同方向旋转时，第一致动器110可以在第一旋转体210相对于基架300固定的同时相对于第一旋转体210旋转，并且第二致动器120可以在第二旋转体220相对于基架300固定的同时相对于第二旋转体220旋转。

这可以应用于佩戴力量辅助设备10的使用者正在进行工作的情况。例如，当佩戴力量辅助装置10的使用者弯曲腰部抬起物体时，使用者的腰部可能相对于使用者的腿部旋转。因此，安装在使用者腿上的致动器110和致动器120与基架300之间可能发生相对旋转运动。

这里，连接到致动器110和致动器120的旋转体210和旋转体220试图沿致动器110和致动器120相对于基架300旋转的方向旋转。然而，由于第一旋转体210和第二旋转体220试图沿相同方向旋转，所以线缆400的拉力可能会增大，因此，第一旋转体210和第二旋转体220可能无法相对于基架300旋转，而是可以相对于基架300固定。因此，可以在第一旋转体210和第一致动器110之间以及在第二旋转体220和第二致动器120之间形成旋转角。结果，第一恢复扭矩和第二恢复扭矩可以分别通过第一致动器110和第二致动器120形成，并且由于第一恢复扭矩和第二恢复扭矩，可以显著降低施加到使用者腰部的负荷。

同时，参考图3，致动器100可以包括形成致动器100的主体的致动器主体部件102，以及可旋转地连接到致动器主体部件102并固定地连接到旋转体200的板104。

此外，旋转体200可以包括形成旋转体200的主体的旋转体部件202，以及沿一个方向从旋转体部件202突出的锁定部204。

如上所述，板104可以固定地连接到旋转体200。然而，根据本发明的示例性实施方案，板104和旋转体200也可以根据使用者的意图彼此释放(脱离)。

更具体地，如图3所示，板104可以包括从板104的外周边缘向内凹进的凹进部106。锁定部204可以与凹进部106接合。当锁定部204与凹进部分106接合时，板104可以固定连接到旋转体200，当锁定部204与凹进部106脱离时，板104与旋转体200可以彼此释放。同时，图5和图6示出了具有两个凹进部106的板104。在这种情况下，锁定部204可以选择性地与两个凹进部106中的任何一个接合。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器的板和旋转体的接合，图6示出了根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置中的致动器的板和旋转体的脱离。

参考图5和图6，旋转体200可以进一步包括与锁定部204接合并且可移动的闩锁部206。根据本发明的示例性实施方案，闩锁部206可以移动锁定部204以使得锁定部204与凹进部106接合或从凹进部106脱离。具体地，如图5所示，当锁定部204与凹进部106接合时，如上所述，板104可以固定地连接到旋转体200。

具体地，在板104固定地连接到旋转体200的状态下，当致动器主体部件102相对于旋转体200和板104旋转时，可以形成前述的恢复扭矩。更具体地，致动器100可以进一步包括设置在致动器主体部件102内部并且包括多个连杆和多个弹性体的连杆结构(未示出)。此处，前述恢复扭矩可以通过致动器主体部件102相对于板104旋转时引起的连杆和弹性体之间的位置变化而形成。

同时，如图6所示，当闩锁部206移动锁定部204并且锁定部204与凹进部106脱离时，板104可以相对于旋转体200自由旋转并且可以相对于致动器主体部件102固定。可以以下面的情况为例进行说明：当锁定部204从凹进部106脱离时，佩戴力量辅助装置10的使用者坐在椅子上进行放松。在这种情况下，由于不需要恢复扭矩，锁定部204可以从凹进部106脱离，使得可以不发生板104和致动器主体部件102之间的旋转运动。

图7示出了在力量辅助装置的横向长度增大的状态下由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置，图8示出了在力量辅助装置的横向长度减小的状态下由使用者佩戴的根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置。

参照图7和图8，基架300可以进一步包括在第一框架310和第二框架320之间的第三框架330。

这里，第一框架310和第二框架320中的每一个都可以包括水平导向孔340，所述水平导向孔340是形成于第一框架310和第二框架320并在水平方向上延伸的通孔，并且第三框架330可以包括插入水平导向孔340的固定部350。

固定部350可以在水平方向上沿着水平导向孔340移动，从而可以调整第一框架310和第二框架320之间的间隔。根据本发明的示例性实施方案，通过调整固定部350在水平导向孔340中的水平位置，可以调整力量辅助装置10的横向长度。例如，如图7所示，当体型较大的使用者佩戴力量辅助装置10时，固定部350可以位于或靠近水平导向孔340的内端部，使得力量辅助装置10的横向长度可以增大。如图8所示，当体型较小的使用者佩戴力量辅助装置10时，固定部350可以位于或靠近水平导向孔340的外端部，使得力量辅助装置10的横向长度减小。

同时，根据本发明的示例性实施方案，线缆400可以是博登拉线。博登拉线可以是用于传递力或能量的柔性线缆，并且可以包括线缆外壳和设置在线缆外壳内的内线缆。博登拉线可以通过内线缆相对于线缆外壳的相对运动来传递力或能量。博登拉线的细节可以基于现有技术来理解，并且现有技术中已知的各种类型的博登拉线结构可以应用于线缆400。

图9示出了在力量辅助装置的横向长度增大的状态下由使用者佩戴的根据本发明的另一示例性实施方案的力量辅助装置，图10示出了在力量辅助装置的横向长度减小的状态下由使用者佩戴的根据本发明的另一示例性实施方案的力量辅助装置。在下文中，将通过关注与根据先前示例性实施方案的力量辅助装置10相比的差异来描述根据本发明的另一示例性实施方案的力量辅助装置10。除非另有定义，否则先前示例性实施方案中的力量辅助装置的上述特征可以同样适用于本发明的以下示例性实施方案。

根据本发明的另一示例性实施方案，第一框架310可以包括第一滑轮360，第二框架320可以包括第二滑轮370，并且第三框架330可以包括第三滑轮332。第三滑轮332可以相对于第一滑轮360和第二滑轮370竖直移动。

更具体地，第三框架330可以进一步包括竖直导向孔334，竖直导向孔334是形成于第三框架330并在竖直方向上延伸的通孔。这里，第三滑轮332可以插入竖直导向孔334中。因此，第三滑轮332可以沿着竖直导向孔334竖直移动。

同时，如图9和图10所示，线缆400可以设置在第一滑轮360和第三滑轮332之间，并且设置在第二滑轮370和第三滑轮332之间。

根据本发明的另一示例性实施方案，如图10所示，当体型较小的使用者佩戴力量辅助装置10时，可能希望减小力量辅助装置10的横向长度。然而，在这种情况下，线缆400的拉力可能会减小，因此，线缆400对第一旋转体210和第二旋转体220之间的限制可能无法恰当地实现。

根据本发明的另一示例性实施方案，第三滑轮332可以向上移动，从而即使力量辅助装置10的横向长度减小也可以保持线缆400的拉力。在这种情况下，第一滑轮360与第三滑轮332之间的线缆400的一部分和第二滑轮370与第三滑轮332之间的线缆400的一部分可以通过第三滑轮332向上移动。当体型较大的使用者佩戴力量辅助装置10时，第三滑轮332可以如图9所示向下移动，从而可以保持线缆400的拉力。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的力量辅助装置可以通过考虑使用者的体型来调整其尺寸，并且显著减少在行走过程等过程中可能出现的不舒服感。

在上文中，虽然已经参考示例性实施方案和附图描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以由本发明所属领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和改变。