本實(shí)用新型涉及外骨骼裝備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種手部外骨骼裝備。

背景技術(shù)：

目前的外骨骼裝備主要是全身性外骨骼，包括背部、手部與腳部，全身外骨骼的助力能力高，但會(huì)存在整套外骨骼重量大，攜帶不方便的問(wèn)題。另外，現(xiàn)有的手部外骨骼裝備裝置不具有感應(yīng)穿戴者意圖的能力，操作不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種手部外骨骼裝備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的手外骨骼操作不方便的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種手部外骨骼裝備，包括：手部外骨骼本體；感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置安裝在手部外骨骼本體上用于感應(yīng)穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖；驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在手部外骨骼本體上并與感應(yīng)裝置電連接，驅(qū)動(dòng)裝置接收感應(yīng)裝置發(fā)射的信號(hào)并驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體工作。

進(jìn)一步地，手部外骨骼裝備還包括：能源裝置，能源裝置安裝在手部外骨骼本體上且用于為手部外骨骼裝備提供能源。

進(jìn)一步地，手部外骨骼裝備還包括：關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置，關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在手部外骨骼本體的關(guān)節(jié)處，用于調(diào)節(jié)手部外骨骼本體之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，感應(yīng)裝置包括壓力傳感器、動(dòng)力傳感器和皮膚傳感器。

進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)裝置包括：電機(jī)，電機(jī)用于給手部外骨骼裝備提供動(dòng)力；減速器，減速器與電機(jī)連接。

進(jìn)一步地，感應(yīng)裝置還包括用于感知環(huán)境的環(huán)境傳感器。

進(jìn)一步地，手部外骨骼裝備還包括數(shù)據(jù)反饋裝置，數(shù)據(jù)反饋裝置用于將感應(yīng)裝置感知的數(shù)據(jù)傳遞給外部監(jiān)控系統(tǒng)，外部監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)控手部外骨骼裝備的工作環(huán)境和工作狀況。

進(jìn)一步地，手部外骨骼裝備還包括：GPS定位裝置，GPS定位裝置安裝在手部外骨骼本體上以用于定位手部外骨骼裝備的位置。

進(jìn)一步地，手部外骨骼本體采用輕質(zhì)合金制作。

進(jìn)一步地，手部外骨骼裝備的重量在30kg至40kg的范圍內(nèi)。

應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備，通過(guò)感應(yīng)裝置感應(yīng)穿戴者手部的運(yùn)動(dòng)意圖，驅(qū)動(dòng)裝置接收感應(yīng)裝置發(fā)射的信號(hào)并驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體工作，因而使穿戴者在使用時(shí)操作更加方便，具有更高的操作舒適度。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示意性示出了本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備的簡(jiǎn)化圖；以及

圖2示意性示出了本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備的結(jié)構(gòu)框圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、手部外骨骼本體；20、關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置；30、感應(yīng)裝置；40、驅(qū)動(dòng)裝置；50、能源裝置；60、數(shù)據(jù)反饋裝置；70、GPS定位裝置。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

正如背景技術(shù)中所說(shuō)的，目前的外骨骼裝備包括背部、手部與腳部的外骨骼，是連接在一起的整體，但是在很多種情況下，并不需要全身外骨骼的助力功能，只需要外骨骼的一部分進(jìn)行助力功能即可，例如手部，使用時(shí)，工作人員需要整體穿戴外骨骼裝備才能夠?qū)崿F(xiàn)手部助力，而整體外骨骼的重量很大，不方便運(yùn)輸攜帶。而在已有的一些手部外骨骼裝備中，雖然可以實(shí)現(xiàn)只對(duì)手部進(jìn)行穿戴，但是這些手部外骨骼裝備不具有感應(yīng)穿戴者動(dòng)作意圖的能力，操作時(shí)往往需要通過(guò)外部計(jì)算機(jī)來(lái)控制手部外骨骼裝備的操作，操作上很不方便，影響穿戴者的操作體驗(yàn)。

參見(jiàn)圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種手部外骨骼裝備，該手部外骨骼裝備包括手部外骨骼本體10、感應(yīng)裝置30和驅(qū)動(dòng)裝置40，其中，感應(yīng)裝置30安裝在手部外骨骼本體10上用來(lái)感應(yīng)穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖，通過(guò)感應(yīng)裝置30感應(yīng)穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖來(lái)操作手部外骨骼裝備，進(jìn)而提高了穿戴者的使用舒適度。具體來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)裝置40安裝在手部外骨骼本體10上并與感應(yīng)裝置30電連接，驅(qū)動(dòng)裝置40接收感應(yīng)裝置30發(fā)射的信號(hào)并驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10工作。

圖2示出了本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備的結(jié)構(gòu)框圖，具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型中的感應(yīng)裝置30是本實(shí)用新型的重要組成部分，它具有多種感知人體運(yùn)動(dòng)意圖的功能，本實(shí)用新型中的感應(yīng)裝置30包括有壓力傳感器、動(dòng)力傳感器和皮膚傳感器，其他有助于幫助感知人體運(yùn)動(dòng)意圖的傳感器如心跳傳感器、肌肉傳感器、神經(jīng)傳感器均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)裝置40包括有控制組件，控制組件接收感應(yīng)裝置30中各傳感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，依據(jù)這些數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)相應(yīng)手部外骨骼本體10進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?？刂平M件包含有中央處理器、ROM及RAM儲(chǔ)存組件、各種通信接口(IO口、USB、I2C、UART、SPI)等能夠完成控制功能或輔助完成控制功能的常規(guī)配件。

使用本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備時(shí)，穿戴者通過(guò)手部對(duì)壓力傳感器施壓，壓力傳感器感知到穿戴者的手部壓力，并根據(jù)不同的壓力大小形成相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置40中的控制組件，控制組件對(duì)這些壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，控制本實(shí)用新型的手部外骨骼本體10運(yùn)動(dòng)。

具體來(lái)說(shuō)，控制組件會(huì)根據(jù)壓力傳感器感受到的壓力大小而同步調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10的運(yùn)動(dòng)力度，壓力傳感器感受到的壓力越大，則驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10運(yùn)動(dòng)的力度越大，壓力傳感器感受到的壓力越小，則驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10運(yùn)動(dòng)的力度越小。

本實(shí)用新型中的動(dòng)力傳感器即動(dòng)態(tài)力傳感器，通過(guò)動(dòng)態(tài)力傳感器測(cè)量穿戴者的手臂動(dòng)態(tài)，如手臂的速度、加速度等，動(dòng)態(tài)傳感器將感知的手臂動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置40中的控制組件，控制組件對(duì)手臂動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，輔助其他傳感器判斷出穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖，驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10完成相應(yīng)的動(dòng)作。

為了使本實(shí)用新型的外骨骼裝備在工作時(shí)能夠更加準(zhǔn)確的感應(yīng)到穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖，本實(shí)用新型中的感應(yīng)裝置30中還包括有皮膚傳感器，通過(guò)皮膚傳感器感應(yīng)到人體手部各個(gè)位置的觸碰信息，并將這些觸碰信息傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置40中的控制組件，通過(guò)控制組件分析穿戴者的工作意圖并進(jìn)行相應(yīng)判斷，驅(qū)動(dòng)手部外骨骼本體10完成相應(yīng)的動(dòng)作。

本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備工作時(shí)所需的能量都通過(guò)本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備中的能源裝置50供給，具體來(lái)說(shuō)，能源裝置50安裝在手部外骨骼本體10上且用于為外骨骼裝備的各組成部件提供能源。

本實(shí)用新型中的能源裝置50為高電量鋰電池組成，當(dāng)然，只要可以滿足本實(shí)用新型的外骨骼裝備所需的能量，其他類(lèi)型電池也可。能源裝置50還包括電源監(jiān)控模塊，一旦電源不足，會(huì)提示穿戴者電量不足，及時(shí)充電。

為了使本實(shí)用新型中的手部外骨骼本體10的運(yùn)動(dòng)更加靈活，本實(shí)用新型還包括關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置20，關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置20設(shè)置在手部外骨骼本體10的關(guān)節(jié)處，用于調(diào)節(jié)手部外骨骼本體10的各部件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備具體來(lái)說(shuō)，具有至少三個(gè)自動(dòng)單元的手外骨骼。一者用于與拇指附接，并且具有用于與遠(yuǎn)節(jié)指骨和近節(jié)指骨附接的兩個(gè)元件。其他兩者每一個(gè)具有三個(gè)元件，用于與食指和中指的遠(yuǎn)節(jié)指骨、中節(jié)指骨和近節(jié)指骨附接。每個(gè)自動(dòng)單元的元件通過(guò)關(guān)節(jié)自由度調(diào)節(jié)裝置20互相連接，產(chǎn)生元件的相對(duì)角度運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸基本與使用者的指間關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸吻合。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與各外骨骼關(guān)機(jī)相關(guān)聯(lián)，以能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)元件。 當(dāng)然，在無(wú)名指與小拇指附接有相應(yīng)的自動(dòng)單元也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，另外，本實(shí)用新型的每個(gè)自動(dòng)單元都設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)，當(dāng)本實(shí)用新型的手部外骨骼的運(yùn)動(dòng)超過(guò)穿戴者手部的運(yùn)動(dòng)極限時(shí)，限位結(jié)構(gòu)會(huì)切斷電源，以保護(hù)穿戴者的手部安全。

本實(shí)用新型中的驅(qū)動(dòng)裝置40包括電機(jī)和減速器，電機(jī)用于給本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備提供動(dòng)力，減速器與電機(jī)連接以供給相應(yīng)速度給手部外骨骼本體10進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型中的驅(qū)動(dòng)裝置40設(shè)置在手部外骨骼本體10上的不同位置，以驅(qū)動(dòng)各位置手部外骨骼本體10的運(yùn)動(dòng)，本實(shí)用新型中的驅(qū)動(dòng)裝置40包含舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直流電機(jī)等驅(qū)動(dòng)件，當(dāng)然其他滿足運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置40的驅(qū)動(dòng)要求的驅(qū)動(dòng)件也可。

由于穿戴者通過(guò)本實(shí)用新型的手部外骨骼本體10來(lái)實(shí)現(xiàn)助力，所以很難通過(guò)穿戴者的手部來(lái)了解外部環(huán)境，在一些高溫或腐蝕度高的環(huán)境中通過(guò)手部感知也存在一定的危險(xiǎn)，因此，本實(shí)用新型的感應(yīng)裝置30還包括用于感知環(huán)境的環(huán)境傳感器。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型中的環(huán)境傳感器包含有溫度傳感器和濕度傳感器，在拾取物體時(shí)，穿戴者不能通過(guò)直接觸覺(jué)正確感知外部的溫度和濕度，本實(shí)用新型中的環(huán)境傳感器包括濕溫度傳感器，在工作時(shí)，濕溫度傳感器隨時(shí)感知外部的溫度和濕度，并通過(guò)數(shù)據(jù)反饋裝置60反饋給外部監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使穿戴者能夠及時(shí)了解觸碰物體的溫度和濕度，可以有效避免危險(xiǎn)。本實(shí)用新型中的數(shù)據(jù)反饋裝置60安裝在本實(shí)用新型的手部外骨骼本體10上，用于將感應(yīng)裝置30感知的數(shù)據(jù)傳遞給外部監(jiān)控系統(tǒng)，外部監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)控手部外骨骼裝備的工作環(huán)境和工作狀況。本實(shí)用新型中的數(shù)據(jù)反饋裝置60包含有WIFI模塊、2.4G通信模塊、RFID、ZIGBEE、藍(lán)牙、紅外通信模塊等，只要有助于傳遞傳感器感知的數(shù)據(jù)的均可。

在一些較復(fù)雜的環(huán)境中，外部指揮人員需要知道本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備穿戴者的具體位置，以便進(jìn)行及時(shí)施救或指揮，本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備還包括GPS定位裝置70，該GPS定位裝置70安裝在手部外骨骼本體10上以用于定位手部外骨骼裝備的位置。工作時(shí)，GPS實(shí)時(shí)定位穿戴者的位置，并報(bào)告給外部指揮人員。

為了減輕本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備的整體重量，本實(shí)用新型中的手部外骨骼本體10采用輕質(zhì)合金制作，當(dāng)然，其他不影響手部外骨骼本體10強(qiáng)度性能且質(zhì)量輕的材料均可。

本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備的重量在30Kg至40Kg的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備具有重量輕的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型的手部外骨骼裝備不僅僅局限于手部的外骨骼應(yīng)用，也可以擴(kuò)展到其他外骨骼上，如腿部、腰部等。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。