[发明专利]穿戴式助力系统

说明书

本发明涉及一种穿戴式助力系统，包括穿着部、驱动部和供电单元，本发明的穿戴式助力系统与现有的助力装置相比，具有柔性可穿戴、驱动‑传感一体化的特点。特别是基于EAP软材料研制的驱动器，与传统的电磁式、压电式作动器相比，具有可控变形大、可变自由度多、响应速度快、质量轻、无需传动结构、无噪声、柔性可穿戴等优点。此外，结合EAP材料力电相互转化特性，可反向地将使用者的运动能量实时转化为电能。该系统不仅可以用于智能化单兵装备，还可广泛应用于旅游、消防、康复医疗等民用领域。

技术领域

本发明涉及关节辅助运动技术领域，尤其涉及一种穿戴式助力系统。

背景技术

进入21世纪以来，虽然世界大环境呈和平态势，但是恐怖主义、宗教叛乱等突发事件越发严重，局部地区战争或武装冲突时有发生，从新世纪初发生的阿富汗战争、科特迪瓦内战到当前的利比亚冲突等重大事件不难看出，现代军事科学与技术的快速发展已使当前武器装备得到了大幅度革新，进而决定性地影响了相关战争或冲突的最终发展态势。然而，由于作战形式与环境的日益复杂化，士兵需满足越来越高的作战要求，包括特殊地形攀爬、野外长距离行进等；另一方面，随着作战装备日趋智能化，士兵随身携带越来越多的电子设备，包括移动通讯终端、多功能侦查器、夜视仪等，这些设备不仅大大增加了单兵负重，而且对移动电源供给提出了更大的挑战。在现代战场上，随着未来单兵机动力、防护力、进攻力和信息力的发展，必然使得单兵负重进一步增加，能源需求进一步加大。因此，无论从全球军事格局还是未来战争形态来看，都对未来单兵装备提出了更高的要求，智能化、多功能性将是未来单兵装备发展的必然趋势，单兵助力设备与能源供给方式的科技创新必将成为单兵野外作战能力大幅度提升的核心推动力。

为此，近些年西方国家投入了大量人力、物力与财力开展相关技术研究。例如俄罗斯开发的单兵助力外骨骼样机—“勇士-21”，法国于2011年MILIPOL（国际军警保安器材展）上展出了单兵外骨骼战斗服“大力神”等。各国科研团队研制的单兵助力系统主要以附着在人体四周的“外骨骼系统”为主，这些单兵装备起到了一定的助力作用，但却普遍存在以下致命性缺陷：

（1）自由度低、运动匹配性差。绝大部分装备只能支持单一方向运动，而人体的活动是多自由度的，并具有一定的任意性。因此，这些装备严重制约了其助力效果，甚至发挥副作用；

（2）系统重量大、能源消耗高。目前见诸报道的各种试验样机，轻者几十公斤，重者达上百公斤，穿戴极其不便，机动性较差，且普遍存在功率消耗大等问题，大大降低了其野外实用性；

（3）结构复杂、功能单一。外骨骼系统包含复杂的驱动单元、传动机构、控制线路、电池模块等，大大增加了系统的可靠性风险。此外，该系统仅能提供简单的助力作用，这很难满足当前战局对单兵装备的多功能性、轻便性、可靠性等多要素一体化的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种穿戴式助力系统，该穿戴式助力系统具有柔性可穿戴、驱动传感一体化、质量轻和结构简单等优点，可以有效地克服现有技术中存在的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种穿戴式助力系统，包括穿着部、驱动部和供电单元，所述穿着部可穿着于使用者关节上下两侧，其包括穿着于关节上侧的第一穿着部和穿着于关节下侧的第二穿着部，所述驱动部的两端分别连接第一穿着部和第二穿着部，当所述供电单元向驱动部供电时，所述驱动部发生形变，并联动地改变第一穿着部和第二穿着部之间的距离，达到对肢体辅助作动的效果。

该穿戴式助力系统与现有的助力装置相比，具有柔性可穿戴、驱动-传感一体化、质量轻等优点。

进一步地，所述驱动部包括单个或多个柱形介电型EAP驱动器，所述柱形介电型EAP驱动器通电后可输出轴向位移。