本公開(kāi)的至少一種實(shí)施例涉及一種可穿戴設(shè)備，更具體地，涉及一種直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)及外骨骼。

背景技術(shù)：

1、外骨骼適用于穿戴于人體上，以對(duì)使用者提供額外的力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者的支撐、保護(hù)或提高使用者的負(fù)載能力?；谕夤趋赖拇┐魑恢玫牟町?，可被劃分為上肢外骨骼、腰部外骨骼及下肢外骨骼。

2、由于外骨骼需穿戴于人體上，因此，需建立與人體的耦合關(guān)系。以下肢外骨骼為例，其第一部需適配于大腿(含髖關(guān)節(jié))位置，第二部需適配于小腿位置，膝關(guān)節(jié)部需適配于膝蓋位置，在穿戴狀態(tài)下，膝關(guān)節(jié)部需滿足大腿及小腿的屈伸動(dòng)作。目前，針對(duì)下肢外骨骼的膝關(guān)節(jié)部多由電機(jī)及配置大減速比的減速器組成，其工作原理是通過(guò)電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)減速機(jī)減速增強(qiáng)扭矩后將大扭矩作用在外骨骼(如第一部及第二部)上。

3、上述下肢外骨骼為響應(yīng)于使用者的屈伸動(dòng)作，一般會(huì)配置具有較大減速比的減速器，但該結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)部的反向驅(qū)動(dòng)性差；并且，由于該膝關(guān)節(jié)部主要依賴電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需配置大容量電池或拖線供電，因此，會(huì)限制外骨骼的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)或使用范圍；進(jìn)一步的，當(dāng)使用者的膝關(guān)節(jié)受到較大載荷時(shí)(如使用者由高處跳下)，外骨骼的膝關(guān)節(jié)部不具備抗沖擊能力，因此，會(huì)導(dǎo)致外骨骼的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述以及其他方面的至少一種技術(shù)問(wèn)題，本公開(kāi)提供一種直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)及外骨骼，磁性部在通電狀態(tài)下使活塞保持在相對(duì)于缸體靜止的鎖止?fàn)顟B(tài)，充氣部適用于在鎖止?fàn)顟B(tài)下向介質(zhì)腔內(nèi)注入氣體介質(zhì)，以在活塞由鎖止?fàn)顟B(tài)改變?yōu)橐苿?dòng)狀態(tài)下，向活塞提供較大壓力，從而形成與外部對(duì)活塞施加的壓力相反方向的阻尼。

2、本公開(kāi)的實(shí)施例提供一種直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括：缸體，上述缸體內(nèi)設(shè)置有注有磁流變介質(zhì)的介質(zhì)腔；活塞，具有被限制于所述介質(zhì)腔的中部的鎖止?fàn)顟B(tài)及相對(duì)于所述缸體移動(dòng)的移動(dòng)狀態(tài)；充氣部，和上述介質(zhì)腔連通，被構(gòu)造成響應(yīng)于上述活塞的鎖止?fàn)顟B(tài)向上述介質(zhì)腔的內(nèi)部充入氣體介質(zhì)，以增加對(duì)上述活塞施加的壓力；以及磁性部，設(shè)置于上述介質(zhì)腔內(nèi)，具有通電狀態(tài)及斷電狀態(tài)；其中，上述磁性部處于上述通電狀態(tài)下，形成磁場(chǎng)，以使上述磁流變介質(zhì)形成賓漢流體，以將上述活塞保持在上述鎖止?fàn)顟B(tài)，上述磁性部處于上述斷電狀態(tài)下，上述活塞受到上述磁流變介質(zhì)和/或上述氣體介質(zhì)所施加的壓力，使上述活塞向相對(duì)于上述缸體的遠(yuǎn)離的一側(cè)移動(dòng)。

3、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述活塞包括：活塞本體，可移動(dòng)地設(shè)置于上述介質(zhì)腔內(nèi)，并將上述活塞本體的軸向兩側(cè)的介質(zhì)腔分隔為兩個(gè)相連通的子腔；以及活塞桿，安裝于上述活塞本體上，被構(gòu)造成隨上述活塞本體在相對(duì)于上述缸體遠(yuǎn)離的伸出位置及相對(duì)于上述本體靠近的縮回位置之間移動(dòng)。

4、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述磁性部安裝于上述活塞本體上，被構(gòu)造成隨上述活塞本體移動(dòng)。

5、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述磁性部設(shè)置于上述活塞本體的周向外側(cè)，被構(gòu)造成在上述通電狀態(tài)下，沿上述介質(zhì)腔的軸向兩端形成磁場(chǎng)。

6、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述活塞本體內(nèi)設(shè)置有容納上述磁流變介質(zhì)和/或上述氣體介質(zhì)通過(guò)的介質(zhì)流道；上述活塞還包括可樞轉(zhuǎn)地安裝于上述介質(zhì)流道內(nèi)的限流板，上述限流板內(nèi)設(shè)置有直徑小于上述介質(zhì)流道的內(nèi)徑的限流孔；其中，上述限流板響應(yīng)于上述磁性部的狀態(tài)，被構(gòu)造成在被上述磁性部吸附，以使上述限流板覆蓋于上述介質(zhì)流道上的阻擋位置，及與上述介質(zhì)流道至少部分錯(cuò)位的打開(kāi)位置之間擺動(dòng)，以調(diào)節(jié)允許上述磁流變介質(zhì)通過(guò)的流量。

7、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述活塞桿的內(nèi)部設(shè)置有容納上述氣體介質(zhì)通過(guò)并充入上述介質(zhì)腔內(nèi)的注氣通道。

8、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述充氣部包括設(shè)置于上述注氣通道及上述介質(zhì)腔之間的單向閥，被構(gòu)造成允許上述氣體介質(zhì)由上述注氣通道進(jìn)入上述介質(zhì)腔，并限制上述氣體介質(zhì)由上述介質(zhì)腔溢出。

9、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述注氣通道沿上述活塞桿的軸向方向設(shè)置，位于上述介質(zhì)腔內(nèi)的端部被構(gòu)造成與上述介質(zhì)腔連通；上述充氣部還包括可伸縮地安裝于上述注氣通道內(nèi)的壓氣桿，以使上述氣體介質(zhì)上述壓氣桿的位置被壓入上述注氣通道。

10、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置于上述缸體上的泄壓閥，適用于排出上述介質(zhì)腔內(nèi)的至少一部分上述氣體介質(zhì)。

11、本公開(kāi)的實(shí)施例還提供一種外骨骼，包括：骨骼機(jī)構(gòu)，包括：第一部，適用于穿戴于人體的大腿上；第二部，適用于穿戴于人體的小腿上，并與上述第一部可樞轉(zhuǎn)地連接，上述第一部及上述第一部的連接位置耦合于上述大腿及上述小腿之間的膝關(guān)節(jié)的外側(cè)；以及上述直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可樞轉(zhuǎn)地安裝于上述第一部及上述第二部之間；其中，上述直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活塞由鎖止?fàn)顟B(tài)改變至移動(dòng)狀態(tài)下，適用于對(duì)上述第一部和/或第二部的施加相遠(yuǎn)離的壓力，以對(duì)所第一部及上述第二部的相遠(yuǎn)離的端部的靠近動(dòng)作形成阻尼。

12、根據(jù)本公開(kāi)提供的直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)及外骨骼，介質(zhì)腔內(nèi)的磁流變介質(zhì)及磁性部配合，使活塞響應(yīng)于磁性部的狀態(tài)具有鎖止?fàn)顟B(tài)及移動(dòng)狀態(tài)。在磁性部處于斷電狀態(tài)下，活塞可相對(duì)于缸體移動(dòng)，以使活塞的出程及回程動(dòng)作不受限制；在磁性部處于通電狀態(tài)下，活塞被限制于介質(zhì)腔的中部，充氣部適用于在鎖止?fàn)顟B(tài)下向介質(zhì)腔內(nèi)注入氣體介質(zhì)，以在活塞由鎖止?fàn)顟B(tài)改變?yōu)橐苿?dòng)狀態(tài)下，向活塞提供較大壓力，從而形成與外部對(duì)活塞施加的壓力相反方向的阻尼，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部所施加的壓力的緩沖；進(jìn)一步的，由于直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅在磁性部通電狀態(tài)下需要供電，因此，直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的載荷較小，可配置較小容量的電池即可滿足使用要求，有利于拓展直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述活塞(5)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述磁性部(2)安裝于所述活塞本體上，被構(gòu)造成隨所述活塞本體移動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述磁性部(2)設(shè)置于所述活塞本體的周向外側(cè)，被構(gòu)造成在所述通電狀態(tài)下，沿所述介質(zhì)腔的軸向兩端形成磁場(chǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述活塞本體內(nèi)設(shè)置有容納所述磁流變介質(zhì)和/或所述氣體介質(zhì)通過(guò)的介質(zhì)流道(57)；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述活塞桿(51)的內(nèi)部設(shè)置有容納所述氣體介質(zhì)通過(guò)并充入所述介質(zhì)腔內(nèi)的注氣通道。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述充氣部(4)包括設(shè)置于所述注氣通道及所述介質(zhì)腔之間的單向閥(43)，被構(gòu)造成允許所述氣體介質(zhì)由所述注氣通道進(jìn)入所述介質(zhì)腔，并限制所述氣體介質(zhì)由所述介質(zhì)腔溢出。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述注氣通道沿所述活塞桿(51)的軸向方向設(shè)置，位于所述介質(zhì)腔內(nèi)的端部被構(gòu)造成與所述介質(zhì)腔連通；

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括設(shè)置于所述缸體(1)上的泄壓閥(11)，適用于排出所述介質(zhì)腔內(nèi)的至少一部分所述氣體介質(zhì)。

10.一種外骨骼，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)提供一種直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)及外骨骼。直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：缸體，缸體內(nèi)設(shè)置有注有磁流變介質(zhì)的介質(zhì)腔；活塞，具有被限制于介質(zhì)腔的中部的鎖止?fàn)顟B(tài)及相對(duì)于缸體移動(dòng)的移動(dòng)狀態(tài)；充氣部，和介質(zhì)腔連通，被構(gòu)造成響應(yīng)于活塞的鎖止?fàn)顟B(tài)向介質(zhì)腔的內(nèi)部充入氣體介質(zhì)，以增加對(duì)活塞施加的壓力；以及磁性部，設(shè)置于介質(zhì)腔內(nèi)，具有通電狀態(tài)及斷電狀態(tài)；其中，磁性部處于通電狀態(tài)下，形成磁場(chǎng)，以使磁流變介質(zhì)形成賓漢流體，以將活塞保持在鎖止?fàn)顟B(tài)，磁性部處于斷電狀態(tài)下，活塞受到磁流變介質(zhì)和/或氣體介質(zhì)所施加的壓力，使活塞向相對(duì)于缸體的遠(yuǎn)離的一側(cè)移動(dòng)。外骨骼包括第一部、第二部及直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：孫帥帥,于凌浩,王文盼,楊健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14