技術領域

示例實施例涉及一種力傳輸裝置和/或包括該力傳輸裝置的運動輔助設備。

背景技術：

隨著快速老齡化社會的來臨，越來越多的人可能經受關節問題帶來的不便和/或疼痛。因此，對能夠使具有關節問題的老年人和/或患者更輕松地行走的運動輔助設備可存在日益增長的興趣。此外，可開發用于增加人的肌肉力量的運動輔助設備以用于軍事用途。

技術實現要素：

一些示例實施例涉及一種力傳輸裝置。

在一些示例實施例中，力傳輸裝置可包括：輸入構件，被構造為相對于基座旋轉；輸出構件，被構造為相對于基座旋轉；第一軸，沿與輸入構件的軸向相交的方向連接到輸入構件；第一連接構件，連接到第一軸；第二軸，沿與第一軸的軸向相交的方向連接到第一連接構件；第二連接構件，連接到第二軸；第三軸，沿與第二軸的軸向相交的方向連接在第二連接構件與輸出構件之間。

在一些示例實施例中，輸出構件和輸入構件被構造為沿相同的方向旋轉。

在一些示例實施例中，第二軸被構造為基于輸入構件的軸向是否與第二軸的軸向匹配而在輸入構件與輸出構件之間傳輸力或阻擋力。

在一些示例實施例中，第一軸的軸向與輸入構件的軸向正交，第二軸的軸向與第一軸的軸向正交，第三軸的軸向與第二軸的軸向正交，輸出構件的軸向與第三軸的軸向正交。

在一些示例實施例中，第三軸的軸向與輸入構件的軸向正交。

在一些示例實施例中，輸出構件的軸向與第一軸的軸向正交。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還可包括：鎖定裝置，被構造為保持由第二軸相對于輸入構件的軸形成的相對角。

在一些示例實施例中，所述鎖定裝置包括：阻擋件，被構造為相對于輸出構件運動以限制第二連接構件的運動。

在一些示例實施例中，所述鎖定裝置還包括：第一彈性構件，被構造為將彈力沿限制第二連接構件的運動的方向提供給阻擋件。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：第二彈性構件，被構造為將彈力提供給第二連接構件以迫使第二連接構件與阻擋件分離。

在一些示例實施例中，所述阻擋件包括：阻擋件主體，與第一彈性構件相連，所述阻擋件主體被構造為相對于輸出構件滑動；柄，與阻擋件主體相連，所述柄被構造為在用戶抓握柄時將摩擦力提供給用戶。

在一些示例實施例中，所述鎖定裝置包括：磁性主體，被構造為將輸出構件磁性地結合到第一連接構件和第二連接構件中的至少一個連接構件。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：傳感器，被構造為感測與施加到輸入構件、輸出構件、第一軸、第一連接構件、第二軸、第二連接構件和第三軸中的至少一個的負荷有關的信息；控制器，被構造為基于由傳感器感測到的信息控制鎖定裝置。

在一些示例實施例中，控制器被構造為在由傳感器感測到的信息的值超過閾值時釋放鎖定裝置。

在一些示例實施例中，鎖定裝置包括：阻擋件，被構造為限制第二連接構件的運動；第一彈性構件，被構造為將彈力沿第一方向提供給阻擋件，使得阻擋件限制第二連接構件的運動；螺線管，被構造為在施加電流時將電磁力提供給阻擋件，以使阻擋件沿與第一方向相反的第二方向運動，使得第二連接構件的運動不受阻擋件的限制。

在一些示例實施例中，第二彈性構件被構造為將彈力提供給第二軸，使得在釋放鎖定裝置時，第二軸與輸入構件的軸之間的相對角改變。

在一些示例實施例中，第二彈性構件被構造為將彈力提供給第二連接構件以使在輸入構件與輸出構件之間傳輸的力被阻擋。

在一些示例實施例中，第二彈性構件被構造為將彈力提供給第二軸，以使第二軸沿與輸入構件的軸向相同的方向旋轉。

在一些示例實施例中，鎖定裝置包括：控制電機，被構造為調節第三軸的旋轉角。

一些示例實施例涉及一種力傳輸裝置。

在一些示例實施例中，力傳輸裝置包括：輸入構件，被構造為接收力；輸出構件，被構造為輸出力；多個連接構件，連接在輸入構件與輸出構件之間，所述多個連接構件被構造為基于所述多個連接構件之中的至少一個連接構件的旋轉角而將力傳輸到輸出構件或阻擋力傳輸到輸出構件。

在一些示例實施例中，輸入構件的軸與輸出構件的軸匹配。

在一些示例實施例中，所述多個連接構件包括：第一連接構件，被構造為相對于輸入構件旋轉；第二連接構件，被構造為相對于第一連接構件旋轉。

在一些示例實施例中，所述多個連接構件基于第二連接構件的旋轉角將力傳輸到輸出構件或阻擋力傳輸到輸出構件。

在一些示例實施例中，當所述多個連接構件中的一個連接構件處于奇異點時，所述多個連接構件將力傳輸到輸出構件。

一些示例實施例涉及一種運動輔助設備。

在一些示例實施例中，運動輔助設備包括：固定裝置，被構造為附著到用戶的第一部分；支撐件，被構造為支撐用戶的第二部分；驅動器，被構造為產生力；力傳輸裝置，被構造為在驅動器與支撐件之間選擇性地傳輸力。所述力傳輸裝置包括：輸入構件，被構造為從驅動器接收力；輸出構件，連接到支撐件；多個連接構件，連接在輸入構件與輸出構件之間，所述多個連接構件被構造為基于所述多個連接構件之中的至少一個連接構件的旋轉角而將力傳輸到輸出構件或者阻擋力傳輸到輸出構件。

一些示例實施例涉及一種力傳輸裝置。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置包括：多個可旋轉構件，連接在電機的驅動軸與輸出構件之間，所述多個可旋轉構件被構造為基于驅動軸與所述多個可旋轉構件中的至少一個可旋轉構件之間的相對角而選擇性地將來自電機的驅動扭矩傳輸到輸出構件。

在一些示例實施例中，所述多個可旋轉構件包括至少第一可旋轉構件和第二可旋轉構件，所述第一可旋轉構件被構造成通過第一軸關于驅動軸樞轉，以改變驅動軸與第二可旋轉構件之間的相對角。

在一些示例實施例中，第一軸的軸向與驅動軸的軸向正交。

在一些示例實施例中，第二可旋轉構件具有穿過第二可旋轉構件并連接到第一可旋轉構件的第二軸。

在一些示例實施例中，第一可旋轉構件被構造為在第一位置與第二位置之間樞轉，在所述第一位置，第一可旋轉構件將通過驅動軸產生的驅動扭矩傳輸到第二可旋轉構件，在所述第二位置，第一可旋轉構件不將所述驅動扭矩傳輸到第二可旋轉構件。

在一些示例實施例中，在所述第二位置，第一可旋轉構件被構造為關于第二軸旋轉，以使所述驅動扭矩不被傳輸到第二可旋轉構件。

在一些示例實施例中，在所述第二位置，驅動軸與第二軸對齊。

在一些示例實施例中，在所述第二位置，驅動軸和第二軸被對齊為使得驅動軸的軸向與第二軸的軸向相同。

在一些示例實施例中，在所述第二位置，第一可旋轉構件和第二可旋轉構件保持連接。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：可釋放鎖定件，被構造為將第一可旋轉構件選擇性地鎖定在第一位置和第二位置中的第一個位置處。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：彈簧，被構造為如果解鎖可釋放鎖定件則使第一可旋轉構件旋轉到第一位置和第二位置中的第二個位置。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：傳感器，被構造為感測通過驅動軸施加到所述多個可旋轉構件之中的一個或更多個可旋轉構件的力；控制器，被構造為如果力超過閾值則產生指令以解鎖可釋放鎖定件。

在一些示例實施例中，所述力傳輸裝置還包括：螺線管，被構造為響應于來自控制器的指令而解鎖可釋放鎖定件。

一些示例實施例涉及一種運動輔助設備。

在一些示例實施例中，所述運動輔助設備包括：帶，被構造為附著到用戶的腰；驅動器，附著到所述帶，驅動器包括被構造產生力的電機；支撐件，被構造為固定到用戶的肢以輔助所述肢的運動；力傳輸裝置，被構造為選擇性地將來自驅動器的力經由輸出構件傳輸到支撐件。

在一些示例實施例中，運動輔助設備還包括：傳感器，被構造為感測與用戶的運動有關的信息；控制器，被構造為基于所述信息確定用戶是否在進行困難地運動，并且如果用戶在進行困難地運動，則將指令發送給力傳輸裝置以傳輸所述驅動扭矩。

示例實施例的另外的方面部分地將在以下的描述中進行闡述，部分地通過該描述將是清楚的或者可通過公開的實踐而獲知。

附圖說明

通過下面結合附圖進行的示例實施例的詳細描述，這些和/或其它方面將變得更清楚且更易于理解，在附圖中：

圖1是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的透視圖；

圖2是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的示圖；

圖3是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的操作的示圖；

圖4是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力阻擋狀態的透視圖；

圖5是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力阻擋狀態的示圖；

圖6是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力阻擋狀態的操作的示圖；

圖7是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的透視圖；

圖8是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的透視圖；

圖9是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的透視圖；

圖10是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的主視圖；

圖11是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的側視圖；

圖12是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的示圖；

圖13是示出根據示例實施例的力傳輸裝置的示圖；

圖14是示出根據示例實施例的運動輔助設備的示圖；

圖15示出了根據示例實施例的運動輔助設備的控制器；

圖16示出了根據示例實施例的控制運動輔助設備的方法；

圖17A和圖17B示出了根據示例實施例的控制運動輔助設備的方法。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細描述一些示例實施例。對于分配給圖中元件的標號，應注意的是，即使在不同的圖中示出相同的元件，在任何可能的情況下，相同的元件也將由相同的標號所指示。此外，在示例實施例的描述中，當認為公知的現有結構或功能的詳細描述會導致本公開的解釋變模糊時，將省略這種描述。

然而，應理解，無意將本公開限制于公開的具體示例實施例。相反，示例實施例意圖覆蓋落入示例實施例的范圍內的所有變型、等同物和替換。在整個附圖的描述中，同樣的標號指示同樣的元件。

另外，在此可使用諸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等術語來描述組件。這些術語均不用于限定相應組件的重要性、次序或順序，而僅用于將相應組件與另一組件區分開。應注意，如果在說明書中描述第一組件“連接到”、“結合到”或“接合到”第二組件，則雖然第一組件可直接“連接到”、“結合到”或“接合到”第二組件，但第三組件可“連接在”、“結合在”或“接合在”第一組件與第二組件之間。

在此使用的術語僅是描述具體實施例的目的，而不意在限制具體實施例。除非上下文另有清楚地指示，否則如在此使用的單數形式也意圖包括復數形式。還將理解，當在此使用術語“包括”和/或“包含”時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。

還應注意，在一些可選的實施方式中，指出的功能/作用可不以圖中指出的順序出現。例如，連續示出的兩幅圖根據涉及的功能/作用，實際上可基本上同時執行或者有時可按照相反的順序執行。

除非另有定義，否則在此使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本示例實施例所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同的含義。除非在此另有清楚的定義，否則在常用詞典中定義的術語應被解釋為具有與它們在相關領域和/或本公開的上下文中的含義一致的含義，而不應被解釋為理想化或過于正式的含義。

可參照操作的動作和符號表示(例如，以流向圖、流程圖、數據流圖、結構圖、框圖等的形式)來描述示例實施例，操作可結合以下更詳細討論的單元和/或裝置被實施。雖然以特定方式討論，但是在特定框圖中指定的功能或操作可與流向圖、流程圖等所指定的順序不同地被執行。例如，被示出為在兩個連續框圖中順序執行的功能或操作實際上可同時被執行，或者在一些情況下以相反的順序被執行。

根據一個或更多個示例實施例的單元和/或裝置可使用硬件、軟件和/或它們的組合被實施。例如，可使用處理電路(例如，但不限于，處理器、中央處理單元(CPU)、控制器、算術邏輯單元(ALU)、數字信號處理器、微型計算機、現場可編程門陣列(FPGA)、片上系統(SoC)、可編程邏輯單元、微處理器或能夠以限定的方式對指令做出響應并執行指令的任何其它裝置)來實施硬件裝置。

軟件可包括用于獨立地或共同地指示或配置硬件裝置以按照需要進行操作的計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合。計算機程序和/或程序代碼可包括能夠由一個或更多個硬件裝置(例如，上述一個或更多個硬件裝置)實施的程序或計算機可讀指令、軟件組件、軟件模塊、數據文件、數據結構等。程序代碼的示例包括由編譯器產生的機器代碼和使用解釋器執行的更高級程序代碼。

例如，當硬件裝置是計算機處理裝置(例如，處理器、中央處理單元(CPU)、控制器、算術邏輯單元(ALU)、數字信號處理器、微型計算機、微處理器等)時，計算機處理裝置可被配置為通過根據程序代碼執行算術、邏輯和輸入/輸出操作來執行程序代碼。一旦程序代碼被存入計算機處理裝置，則計算機處理裝置可被編程為執行程序代碼，從而將計算機處理裝置轉換為專用計算機處理裝置。在更具體的示例中，當程序代碼被存入處理器時，處理器開始被編程為執行程序代碼和與程序代碼相應的操作，從而將處理器轉換為專用處理器。

軟件和/或數據可以以能夠向硬件裝置提供指令或數據或者能夠被硬件裝置解釋的機器、組件、物理或虛擬設備或者計算機存儲介質或裝置中的任何類型被永久或暫時地實施。軟件還可分布在網絡連接的計算機系統中，從而軟件以分步式方式被存儲和執行。具體地講，例如，軟件和數據可由一個或更多個計算機可讀記錄介質(包括在此討論的有形或非易失性計算機可讀存儲介質)存儲。

根據一個或更多個示例實施例，為了增加描述的清楚性，計算機處理裝置可被描述為執行各種操作和/或功能的各種功能單元。然而，計算機處理裝置不意在被限制為這些功能單元。例如，在一個或更多個示例實施例中，功能單元的各種操作和/或功能可由功能單元中的其它功能單元執行。此外，計算機處理裝置可在不將計算機處理單元的操作和/或功能細分到這些各種功能單元的情況下，執行各種功能單元的操作和/或功能。

根據一個或更多個示例實施例的單元和/或裝置還可包括一個或更多個存儲裝置。所述一個或更多個存儲裝置可以是有形或非易失性計算機可讀存儲介質，例如，隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、永久性大容量裝置(例如，磁盤驅動器)、固態(例如，NAND閃存)裝置和/或能夠存儲并記錄數據的任何其它類似數據存儲裝置。所述一個或更多個存儲裝置可被配置為存儲用于一個或更多個操作系統和/或用于實現在此描述的示例實施例的計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合。計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合還可使用驅動裝置從單獨的計算機可讀存儲介質被存入到一個或更多個存儲裝置和/或一個或更多個計算機處理裝置中。這樣的單獨的計算機可讀存儲介質可包括串行通用總線(USB)閃存驅動、記憶棒、藍光/DVD/CD-ROM驅動、存儲卡和/或其它類似的計算機可讀存儲介質。計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合可經由網絡接口(而非經由本地計算機可讀存儲介質)從遠程數據存儲裝置被存入到一個或更多個存儲裝置和/或一個或多個計算機處理裝置中。此外，計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合可通過網絡從遠程計算系統被存入到一個或多個存儲裝置和/或一個或多個處理器中，遠程計算系統被配置為傳輸和/或分布計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合。遠程計算機系統可經由有線接口、空中接口和/或任何其它類似介質傳輸和/或分布計算機程序、程序代碼、指令或它們的一些組合。

一個或更多個硬件裝置、一個或更多個存儲裝置和/或計算機程序、程序代碼、指令或一些它們的一些組合可針對示例實施例的目的被專門設計并構建，或者它們可以是針對示例實施例的目的被改變和/或修改的已知裝置。

硬件裝置(例如，計算機處理裝置)可運行操作系統(OS)以及一個或更多個在OS上運行的軟件應用程序。計算機處理裝置還可響應于軟件的運行而訪問、存儲、操作、處理和創建數據。為了簡單起見，一個或更多個示例實施例可列舉一個計算機處理裝置；然而，本領域技術人員將理解，硬件裝置可包括多個處理元件以及多種類型的處理元件。例如，硬件裝置可包括多個處理器或一個處理器和一個控制器。此外，其它的處理配置是可行的，例如，并行處理器。

現在將參照示出一些示例實施例的附圖更充分地描述各種示例實施例。在附圖中，為了清楚起見，放大了層和區域的厚度。

圖1是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的透視圖，圖2是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的示圖，圖3是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力傳輸狀態的操作的示圖。

圖4是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力阻擋狀態的透視圖，圖5是示出根據示例實施例的力傳輸裝置處于力阻擋狀態的示圖，圖6是示出根據示例實施例的力傳輸裝置10處于力阻擋狀態的操作的示圖。

參照圖1至圖6，力傳輸裝置10可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145和輸出構件150。基于力傳輸順序，輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145和輸出構件150可彼此順序地連接。

輸入構件120可相對于基座110旋轉。例如，輸入構件120可從設置在基座110中的驅動電機M接收力。

第一軸125可沿與輸入構件120的軸向相交(例如，正交)的方向連接到輸入構件120。第一軸125可以是能夠相對于兩個相鄰的構件(例如，輸入構件120和第一連接構件130)旋轉的獨立的構件。作為另一示例，第一軸125可以是附設到輸入構件120和第一連接構件130中的一個并能夠相對于輸入構件120和第一連接構件130中的另一個旋轉的構件。為了簡潔起見，在此將省略第二軸135和第三軸145的重復描述。

第一連接構件130可連接到第一軸125，并相對于輸入構件120旋轉。

第二軸135可沿與第一軸125的軸向相交(例如，正交)的方向連接到第一連接構件130。

第二連接構件140可連接到第二軸135，并相對于第一連接構件130旋轉。

第三軸145可沿與第二軸135的軸向相交(例如，正交)的方向連接到第二連接構件140。第三軸145的軸向可沿例如正交方向與輸入構件120的軸向相交。

輸出構件150可相對于基座110旋轉。輸出構件150和輸入構件120可沿相同的方向旋轉。輸出構件150的軸可與輸入構件120的軸匹配。輸出構件150的軸向可沿例如正交方向與第三軸145的軸向相交。輸出構件150的軸向可沿例如正交方向與第一軸125的軸向相交。

圖1至圖6中的輸入構件120、第一連接構件130、第二連接構件140和輸出構件150的彎曲的多邊形形狀是示例，輸入構件120、第一連接構件130、第二連接構件140和輸出構件150可被設置成期望的(或者，可選地，預定的)形狀，例如，環形、圓形或球形。

在下文中，將根據例如輸入構件120的軸、第一軸125、第二軸135、第三軸145和輸出構件150的軸之中的基于力傳輸順序的每對相鄰的軸彼此正交的情況描述力傳輸裝置10的操作。

基于第二連接構件140的旋轉角，輸入到輸入構件120的力可被傳輸到輸出構件150或者被阻擋。具體地講，基于輸入構件120的軸向是否與第二軸135的軸向匹配，輸入到輸入構件120的力可被傳輸到輸出構件150或者被阻擋。

如圖1至圖3所示，在第二連接構件140不旋轉的狀態下，具體地，在第二連接構件140基于z軸的旋轉角為0度的狀態下，輸入構件120的軸向可不與第二軸135的軸向匹配。在該示例中，由于輸入構件120、第一連接構件130、第二連接構件140和輸出構件150之中所有對相鄰的構件在結構上可執行單一的剛體運動，因此輸入構件120和輸出構件150可執行單一的剛體運動。因此，基于力傳輸順序，輸入構件120、第一連接構件130、第二連接構件140和輸出構件150都相對于基座110旋轉，力可從輸入構件120傳輸到輸出構件150。詳細地講，當輸入構件120的軸向不與第二軸135的軸向匹配時，力可被傳輸。

如圖4至圖6所示，在第二連接構件140旋轉的狀態下，具體地，在第二連接構件140基于z軸的旋轉角為90度的狀態下，輸入構件120的軸向可與第二軸135的軸向匹配。在該示例中，輸入到輸入構件120的力可僅被傳輸到設置在輸入構件120與第二軸135之間的組件，并且可不被傳輸到位于輸入構件120與輸出構件150之間的第二軸135之后的組件。因此，雖然力被輸入到輸入構件120，但輸入的力可用于使輸入構件120和第一連接構件130旋轉，而不可使第二連接構件140和輸出構件150旋轉。詳細地講，當輸入構件120的軸向與第二軸135的軸向匹配時，力可被阻擋。

同時，如圖1至圖3所示，當輸入構件120、第一連接構件130、第二連接構件140和輸出構件150都旋轉時，施加到驅動電機M的慣性矩可被最大化。如圖4至圖6所示，當僅輸入構件120和第一連接構件130旋轉時，施加到驅動電機M的慣性矩可被最小化。

當第二連接構件140稍微脫離圖1至圖3中示出的狀態時，輸入構件120的軸、第一連接構件130的軸、第二連接構件140的軸和輸出構件150的軸可自動地被布置為處于慣性矩減小的狀態，例如，處于圖4至圖6中示出的狀態。詳細地講，圖1至圖3中示出的力傳輸裝置10的狀態可被稱為奇異點(singular point)。當第二連接構件140處于奇異點時，輸入到輸入構件120的力可被傳輸到輸出構件150。當第二連接構件140離開奇異點時，力可被阻擋。

雖然描述了力傳輸裝置10包括兩個連接構件(例如，第一連接構件130和第二連接構件140)和三個軸(例如，第一軸125、第二軸135和第三軸145)的情況，但連接構件的數量和軸的數量不限于此。例如，在一些示例實施例中，力傳輸裝置10可包括具有連接在輸入構件與輸出構件之間的多個連接構件并能夠基于多個連接構件中的一個連接構件的旋轉角來傳輸力或阻擋力的任何構造。詳細地講，當多個連接構件中的一個連接構件處于奇異點時，輸入到輸入構件的力可被傳輸到輸出構件。當多個連接構件中的一個連接構件離開奇異點時，力可被阻擋。

力傳輸裝置10可通過結構上的改變在傳輸力和阻擋力之間進行切換，而無需使彼此相連的多個組件中的一部分完全分離。與通過使用摩擦力(例如，離合器)來選擇性地傳輸力的方法不同，力傳輸裝置10可不需要承受摩擦力的笨重的構造，因此可被小型化。此外，力傳輸裝置10可通過減少在假設使用摩擦能來阻擋力時將浪費掉的能量來提高能效。另外，由于可不施加用于阻擋力的摩擦力，因此可提高力傳輸裝置10的耐久性并可延長包括力傳輸裝置10的產品的使用壽命。力傳輸裝置10可被相對容易地制造，并且可具有相對少的故障和維修方面的優勢。與通過使齒輪嚙合或脫離來選擇性地傳輸力的方法不同，力傳輸裝置10可不需要用于分離和結合的空隙。因此，可不因齒輪的重新嚙合而出現側隙(backlash)。由于可無需考慮側隙，因此可容易地設計并更精確地控制力傳輸裝置10。例如，力傳輸裝置10可用于需要精確控制的機械臂。

圖7是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的透視圖。

參照圖7，力傳輸裝置20可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145、輸出構件150和鎖定裝置260。

鎖定裝置260可保持第二連接構件140的角度。詳細地講，鎖定裝置260可保持由第二軸135相對于輸入構件120的軸形成的相對角。

例如，鎖定裝置260可保持力從輸入構件120傳輸到輸出構件150的狀態。詳細地講，鎖定裝置260可保持輸入構件120的軸向不與第二軸135的軸向匹配的狀態。更詳細地講，鎖定裝置260可將力傳輸裝置10約束為保持在奇異點。

鎖定裝置260可包括阻擋件262和第一彈性構件264。

阻擋件262可相對于輸出構件150運動并約束第二連接構件140的運動。例如，阻擋件262可設置在輸出構件150的一側上，并且在圖7中向上運動以插入到形成在第二連接構件140的底部上的凹槽中，從而固定第二連接構件140。

第一彈性構件264可將彈力提供給阻擋件262，從而阻擋件262可約束第二連接構件140的運動。例如，第一彈性構件264可以是被構造為使阻擋件262在圖7中向上加壓的壓縮彈簧。

力傳輸裝置20還可包括第二彈性構件270。第二彈性構件270可將彈力提供給第二軸135，從而當釋放鎖定裝置260時，由第二軸135相對于輸入構件120的軸形成的相對角可改變。第二彈性構件270可將彈力提供給第二連接構件140，從而第二連接構件140可運動，以與阻擋件262分離。

例如，第二彈性構件270可將彈力提供給第二連接構件140以使第二連接構件140運動為使得力可被阻擋。詳細地講，第二彈性構件270可提供彈力，以使第二連接構件140旋轉為使得第二軸135的軸向與輸入構件120的軸向相同。第二彈性構件270可設置在第三軸145處。第二彈性構件270可以是扭轉彈簧，所述扭轉彈簧被構造為提供彈力以使第二連接構件140基于z軸順時針旋轉，使得第二軸135的軸向與輸入構件120的軸向相同。

當釋放鎖定裝置260時，第二彈性構件270可迅速地使第二連接構件140運動，從而相對迅速地阻擋力。此外，為了使第二連接構件140沿力傳輸方向運動，需使用比第二彈性構件270的彈力大的力來使第二連接構件140運動。因此，可防止由于用戶的誤操作或設備的故障而導致的非有意的力傳輸。

圖8是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的透視圖。

參照圖8，力傳輸裝置20'的鎖定裝置260'可保持從輸入構件120將被傳輸到輸出構件150的力被阻擋的狀態。具體地講，與圖7相反，鎖定裝置260'可保持輸入構件120的軸向與第二軸135的軸向匹配的狀態。

力傳輸裝置20'的第二彈性構件270'可將彈力提供給第二連接構件140，以使力可被傳輸。具體地講，第二彈性構件270'可設置在第三軸145處。第二彈性構件270'可以是扭轉彈簧，所述扭轉彈簧被構造為提供彈力以使第二連接構件140基于z軸逆時針旋轉。

圖9是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的透視圖。

參照圖9，力傳輸裝置30可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145、輸出構件150和鎖定裝置360。鎖定裝置360可包括阻擋件362和第一彈性構件364。

阻擋件362可包括阻擋件主體3621和柄3622，阻擋件主體3621連接到第一彈性構件364并被構造為相對于輸出構件150滑動，柄3622連接到阻擋件主體3621并供用戶抓握。需要時，用戶可通過控制柄3622來使阻擋件362運動，以將力從輸入構件120傳輸到輸出構件150或阻擋所述力。詳細地講，用戶可手動控制阻擋件362以使力傳輸裝置30在力傳輸狀態與阻擋狀態之間切換。

圖10是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的主視圖，圖11是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置40的側視圖。

參照圖10和圖11，力傳輸裝置40可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145、輸出構件150和鎖定裝置460。

鎖定裝置460可使用磁力固定第一連接構件130或第二連接構件140。鎖定裝置460可設置在輸出構件150處。鎖定裝置460可包括至少一個磁性主體，以被磁性地結合到第一連接構件130和第二連接構件140中的至少一個連接構件。

例如，鎖定裝置460可包括第一磁性主體462和第一金屬端464，第一磁性主體462被構造為將第二連接構件140在力傳輸狀態的位置磁性結合到輸出構件150，第一金屬端464設置在第二連接構件140的與第一磁性主體462的位置對應的位置。第一磁性主體462和第一金屬端464的位置可互換。當第二連接構件140為導體時，可省去第一金屬端464。通過包括第一金屬端464，可自由地選擇第二連接構件140的材料，從而第二連接構件140可由非磁性材料形成。

類似地，鎖定裝置460可包括第二磁性主體466和第二金屬端468，第二磁性主體466被構造為將第一連接構件130在力傳輸狀態的位置磁性結合到輸出構件150，第二金屬端468設置在第一連接構件130的與第二磁性主體466的位置對應的位置。

圖12是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的圖。

參照圖12，力傳輸裝置50可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145、輸出構件150、鎖定裝置560、傳感器580和控制器590。

鎖定裝置560可基于是否施加了電流而傳輸力或阻擋力。鎖定裝置560可包括阻擋件262、第一彈性構件264和螺線管566。

阻擋件262可限制第二連接構件140的運動。第一彈性構件264可沿阻擋件262限制第二連接構件140的運動的第一方向提供彈力。

當施加電流時，螺線管566可將電磁力提供給阻擋件262，以使阻擋件262可沿阻擋件262不限制第二連接構件140的運動的方向運動，具體地講，沿與第一方向相反的第二方向運動。

傳感器580可感測與施加到輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145和輸出構件150中的至少一個的負荷有關的信息。例如，傳感器580可包括附設到輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145和輸出構件150中的至少一個的應變儀。作為另一示例，傳感器580可包括附設在兩個鄰接的組件之間的壓力傳感器以測量施加在兩個組件之間的壓力。傳感器580的類型不限于此。例如，傳感器580可包括能夠感測與施加到力傳輸裝置50的組件的負荷相關的信息的任何裝置。

控制器590可基于由傳感器580感測到的信息控制鎖定裝置560。當由傳感器580感測到的信息的值超過設定值(或者，可選地，期望的閾值)時，控制器590可釋放鎖定裝置560。控制器590可防止過度的負荷施加到力傳輸裝置50的組件，從而可防止對力傳輸裝置50的損壞并可提高用戶安全性。

圖13是示出根據另一示例實施例的力傳輸裝置的圖。

參照圖13，力傳輸裝置60可包括輸入構件120、第一軸125、第一連接構件130、第二軸135、第二連接構件140、第三軸145、輸出構件150、鎖定裝置660和控制器690。

鎖定裝置660可包括被構造為調節第三軸145的旋轉角的控制電機662。控制電機662可響應于從控制器690接收到的信號來調節電機軸的旋轉角?？刂齐姍C662可包括例如被構造為控制位置的伺服電機?？刂齐姍C662可包括例如被構造為測量電機軸的旋轉角的編碼器。

鎖定裝置660還可包括被構造為將控制電機662和第三軸145連接在一起的減速器664。通過減速器664，可更精確地調節第三軸145的旋轉角。

控制器690可控制控制電機662，以將輸入到輸入構件120的力傳輸到輸出構件150或者阻擋所述力。例如，控制器690可從設置在控制電機662中的編碼器接收與第三軸145的旋轉角相關的信息，并基于接收到的信息控制控制電機662。

圖14是示出根據示例實施例的運動輔助設備的示圖。

參照圖14，用戶可穿戴運動輔助設備1以輔助用戶的運動。

用戶可對應于人、動物或機器人。然而，用戶不限于此。另外，雖然圖14示出了運動輔助設備1輔助用戶的大腿運動的情況，但運動輔助設備1還可輔助上身(例如，用戶的手、上臂和下臂)的運動。此外，運動輔助設備1可輔助下身的另一部分(例如，用戶的腳和小腿)的運動。運動輔助設備10可輔助用戶的部位的運動。在下文中，將描述運動輔助設備1輔助人的大腿運動的情況。然而，示例實施例不限于此。

運動輔助設備1可包括固定模塊11、驅動模塊13、力傳輸裝置10和支撐模塊15。

在一些示例實施例中，可將驅動模塊13、力傳輸裝置10和支撐模塊15設置成多個，驅動模塊13、力傳輸裝置10和支撐模塊15中的第一組可附著于用戶的一條腿，驅動模塊13、力傳輸裝置10和支撐模塊15中的第二組可附著于用戶的另一條腿。

固定模塊11可附著于用戶。固定模塊11可覆蓋用戶的外表面。例如，固定模塊11可附著于用戶的腰部的外側，并包括與用戶的接觸部分相應的曲面。

驅動模塊13可提供將被傳輸到力傳輸裝置10的力。例如，可沿力傳輸裝置10的橫向方向設置驅動模塊13，以使驅動模塊13的旋轉軸可與力傳輸裝置10的旋轉軸分開。在該示例中，當與驅動模塊13和力傳輸裝置10共享旋轉軸的情況比較時，可相對降低從用戶凸起的高度。在另一示例實施例中，驅動模塊13可與力傳輸裝置10分開的更遠。在該示例中，可另外設置力傳輸模塊以將力從驅動模塊13傳輸到力傳輸裝置10。例如，力傳輸模塊可以是旋轉體(諸如，以齒輪為例)或縱向構件(諸如，以線、線纜、繩子、橡膠帶、彈簧、帶子和鏈子為例)。

力傳輸裝置10可從驅動模塊13接收力，并將力傳輸給支撐模塊15，以輔助用戶的關節部分的運動。力傳輸裝置10可設置在固定模塊11的一側上的與用戶的關節部分相對應的位置。力傳輸裝置10的輸入端可連接到驅動模塊13，力傳輸裝置10的輸出端可連接到支撐模塊15。

力傳輸裝置10可包括：輸入構件，被構造為相對于固定模塊11旋轉并從驅動模塊13接收力；輸出構件，被構造為相對于固定模塊11旋轉并將力傳輸到支撐模塊15；多個連接構件，連接在輸入構件與輸出構件之間。由驅動模塊13產生的力可基于多個連接構件之中的一個連接構件的旋轉角度被傳輸到輸出構件或者被阻擋。

在該示例中，通過基于用戶的行走狀態傳輸力或阻擋力，從而可提高用戶安全性。此外，可在奇異點傳輸力，因此可提高在力可被迅速阻擋方面的響應速度。另外，當力被阻擋時，輸出構件可自由地旋轉，而不受輸入構件的慣性矩以及連接到輸入構件的驅動模塊13的轉子的影響。因此，當電池被完全放電時，雖然用戶仍穿戴著運動輔助設備1，但用戶可在不經受大的阻力的情況下運動，從而可增加運動輔助設備1的使用性。此外，當測試運動輔助設備1對用戶的效果時，可在排除輔助力的效果的同時測試運動輔助設備1的重量的效果，從而可容易地執行產品測試。

支撐模塊15可支撐用戶的另一部分(例如，用戶的大腿)，并輔助用戶的下肢的運動。支撐模塊15可包括連接構件15a、力傳輸框架15b、施加構件15c和支撐構件15d。

連接構件15a可鉸接到例如力傳輸裝置10。連接構件15a的鉸鏈軸可沿與力傳輸裝置10的輸出構件的軸相交(例如，正交)的方向設置。在該示例中，支撐模塊15可相對于固定模塊11執行兩個自由度(DOF)的運動。

力傳輸框架15b可將力傳輸給用戶的部位。力傳輸框架15b的一個端部可以能夠旋轉地連接到連接構件15a，力傳輸框架15b的另一端部可連接到施加構件15c以將力傳輸到用戶的部位。例如，力傳輸框架15b可推或拉用戶的大腿。力傳輸框架15b可沿用戶的大腿的縱向延伸并彎曲以覆蓋用戶的大腿的外周的一部分。力傳輸框架15b的一個端部可設置在用戶的大腿的側表面上，力傳輸框架15b的另一端部可設置在用戶的大腿的前表面上。力傳輸框架15b的所述一個端部側的表面可與力傳輸框架15b的所述另一端部側的表面正交。

力傳輸框架15b可以能夠運動地連接到連接構件15a。通過力傳輸框架15b和連接構件15a的相對運動，從力傳輸裝置10到施加構件15c的總長度可以是可變的。在該示例中，支撐模塊15可相對于固定模塊11執行三個DOF運動。

施加構件15c可連接到力傳輸框架15b的所述另一端部，以將力施加到用戶的部位。例如，施加構件15c可沿用戶的大腿的前表面設置，或者沿用戶的大腿的周向設置，以推或拉用戶的大腿。施加構件15c可包括與用戶的大腿相對應的曲面，并被構造為從力傳輸框架15b的所述另一端部朝力傳輸框架15b的兩個側部延伸。

支撐構件15d可連接到施加構件15c的一側。例如，支撐構件15d可被設置為覆蓋用戶的大腿的至少一部分的外周，從而防止用戶的大腿與力傳輸框架15b分離。

在一些示例實施例中，可設置另外的驅動模塊和/或支撐模塊。例如，支撐模塊15可延伸到膝蓋，另外的關節裝置可設置在支撐模塊15的與膝蓋關節相對應的位置。此外，另外的支撐模塊可連接到另外的關節裝置。另外的支撐模塊可支撐用戶的小腿，從而輔助小腿的運動。這里，被構造為驅動另外的關節裝置的致動器可設置在另外的關節裝置的一側上，或者可設置在例如固定模塊11中以與另外的關節裝置分開。

圖15示出了根據示例實施例的運動輔助設備的控制器。

參照圖15，控制器1500可包括存儲器1510、處理器1520、輸入/輸出(I/O)裝置1530以及連接存儲器1510、處理器1520、I/O裝置1530的總線1540。控制器1500可安裝在例如固定模塊11上?？刂破?500可以是如圖12所示的控制器590或如圖13所示的控制器690中的一個或更多個的示例。

I/O裝置1530可包括發送器和/或接收器。發送器可包括用于將包括例如數據信號和/或控制信號的信號發送到驅動器13和/或力傳輸裝置10的硬件和任何必要的軟件。接收器可包括用于從一個或更多個傳感器(例如，傳感器580)接收包括例如數據信號和/或控制信號的信號的硬件和任何必要的軟件。

存儲器1510可以是非易失性存儲器、易失性存儲器、硬盤、光盤以及上述裝置中的兩種或更多種的組合。存儲器可以是非暫時性計算機可讀介質。非暫時性計算機可讀介質還可以是分布式網絡，以使程序指令以分布式方式存儲并執行。非易失性存儲器可以是只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)或閃存。易失性存儲器可以是隨機存取存儲器(RAM)。

處理器1520可通過設置在印刷電路板上的至少一個半導體芯片來實現。處理器1520可以是算術邏輯單元、數字信號處理器、微型計算機、現場可編程陣列、可編程邏輯單元、微型處理器或能夠以定義的方式對指令做出響應并執行指令的任何其它裝置。

處理器1520可利用指令程序化，所述指令將處理器1520構造成專用計算機以執行圖16、圖17A和圖17B中的一個或更多個中示出的操作(如下所述)。例如，處理器1520可基于由傳感器提供的信息，經由I/O裝置1530發送控制指令以控制驅動模塊13和/或力傳輸裝置10。例如，處理器1520可基于由一個或更多個傳感器(例如，傳感器580)感測到的力，將控制指令發送給力傳輸裝置10，以選擇性地將與力傳輸裝置有關的鎖定件解鎖。

此外，在一些示例實施例中，處理器1520可經由I/O裝置1530從一個或更多個傳感器接收包括與穿戴者的運動有關的信息的信號。例如，傳感器可以是位于穿戴者的鞋底上的壓力傳感器、感測關節角度或關節角速度的電位計或者測量用戶走動時的加速度信息的慣性測量單元(IMU)傳感器。處理器1520可基于來自傳感器的信息確定穿戴者行走困難(例如，穿戴者運動的比與穿戴者有關的正常步速慢)，如果用戶正在困難地行走，則處理器1520可將控制指令發送給力傳輸裝置10，以選擇性地將力從驅動模塊13傳輸到支撐模塊15。

圖16示出了根據示例實施例的控制運動輔助設備的方法。

參照圖16，在操作1610中，可使控制器1500初始化。

在操作1620中，控制器1500可從一個或更多個傳感器接收數據。例如，控制器1500可經由I/O裝置1530從傳感器580和/或位于用戶的鞋底的壓力傳感器接收數據。

在操作1630中，控制器1500可確定數據是否指示滿足鎖定/解鎖狀態。

在操作1640中，控制器1500可基于是否滿足鎖定/解鎖狀態而發送指令以控制力傳輸裝置。例如，控制器1500可基于是滿足鎖定狀態還是解鎖狀態，經由I/O裝置1530發送指令以將力傳輸裝置10設置為力傳輸狀態和力阻擋狀態中的一個狀態。

圖17A和圖17B示出了根據示例實施例的控制運動輔助設備的方法。

參照圖16至圖17B，在一些示例實施例中，在操作1730a中，控制器1500可基于在操作1620中從傳感器接收到的數據來確定施加到力傳輸裝置10的組件的負荷是否超過閾值。如果控制器1500確定負荷超過閾值，則在操作1740a中，控制器1500可發送指令以使力傳輸裝置10運動到力阻擋狀態。因此，控制器1500可通過防止過度的負荷施加到運動輔助設備1，從而保護運動輔助設備1。

在另一示例實施例中，在操作1730b中，控制器1500可基于在操作1620中從傳感器接收到的數據來確定用戶是否行走得困難。如果控制器1500確定用戶行走得困難，則在操作1740b中，控制器1500可發送指令以使力傳輸裝置10運動到力傳輸狀態。因此，控制器1500可使運動輔助設備1自動地輔助用戶運動。

以上已經描述了一些示例實施例。然而，應理解的是，可對這些示例實施例進行各種變型。例如，如果以不同的順序執行所描述的技術和/或如果以不同的方式結合所描述的系統、架構、裝置或電路中的組件和/或用其它組件或它們的等同物來替換或補充描述的系統、架構、裝置或電路中的組件，則可獲得合適的結果。因此，其它實現方式也在權利要求的范圍內。