会员体验
专利管家(专利管理)
工作空间(专利管理)
风险监控(情报监控)
数据分析(专利分析)
侵权分析(诉讼无效)
联系我们
交流群
官方交流:
QQ群: 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~
首页 / 专利库 / 假肢 / 外骨骼 / 外骨骼设备

外骨骼设备

阅读:1098发布:2020-05-31

IPRDB可以提供外骨骼设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种外骨骼设备。该外骨骼设备包括上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼,还包括用于采集数据的传感器模块,传感器模块包括多个类型的传感器,传感器模块中的传感器设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼上;主控模块,与传感器模块连接,用于基于传感器模块采集到的数据生成控制指令;助力模块,分别与主控模块、上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼连接,用于驱动上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中的至少之一执行控制指令所指示的运动;能量存储模块,分别与主控模块和助力模块连接,用于为助力模块执行控制指令所指示的运动提供所需的驱动能量。本实用新型解决了相关技术中科研人员进行野外考察时负荷较重的技术问题。,下面是外骨骼设备专利的具体信息内容。

1.一种外骨骼设备,包括上肢骨骼、下肢骨骼以及用于连接所述上肢骨骼和所述下肢骨骼的主干骨骼,其特征在于,还包括:用于采集数据的传感器模块,所述传感器模块包括多个类型的传感器,所述传感器模块中的传感器设置在所述上肢骨骼、所述下肢骨骼以及所述主干骨骼上;

主控模块,与所述传感器模块连接,用于基于所述传感器模块采集到的数据生成控制指令;

助力模块,分别与所述主控模块、所述上肢骨骼、所述下肢骨骼以及所述主干骨骼连接,用于驱动所述上肢骨骼、所述下肢骨骼以及所述主干骨骼中的至少之一执行所述控制指令所指示的运动;

能量存储模块,分别与所述主控模块和所述助力模块连接,用于为所述助力模块执行所述控制指令所指示的运动提供所需的驱动能量。

2.根据权利要求1所述的外骨骼设备,其特征在于,所述外骨骼设备还包括以下模块和装置的至少之一:用于通讯的通讯模块;

用于反馈数据至云服务器的数据反馈模块;

用于交互的交互模块;

用于监测环境的环境监测模块;

用于提供氧气的氧气供给模块;

用于监测生命特征的生命监测模块;

设置在所述上肢骨骼和/或所述下肢骨骼上的防滑装置;

设置在所述上肢骨骼、所述下肢骨骼以及所述主干骨骼中至少之一上的防水装置;

设置在所述上肢骨骼、所述下肢骨骼以及所述主干骨骼中至少之一上的温控装置。

3.根据权利要求1所述的外骨骼设备,其特征在于,所述主控模块至少包括处理器、与所述处理器连接的RAM存储器和ROM存储器,其中,所述处理器、所述RAM存储器以及所述ROM存储器所在的电路板上设置有用于通讯的多个类型的通讯接口,所述多个类型的通讯接口至少包括USB接口、I2C接口、UART接口以及SPI接口。

4.根据权利要求2所述的外骨骼设备,其特征在于,所述多个类型的传感器至少包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器、体温传感器、心率监测传感器、红外传感器以及激光雷达传感器。

5.根据权利要求4所述的外骨骼设备,其特征在于,所述环境监测模块至少包括与所述氧气供给模块连接的气体监测模块、与所述温度传感器连接的温度监测模块、与所述湿度传感器连接的湿度监测模块、照明灯以及用于环境拍摄的摄像机。

6.根据权利要求2所述的外骨骼设备,其特征在于,所述通讯模块包括WiFi模块、蓝牙模块、红外通讯模块、2.4G无线模块以及5G无线模块中的至少之一。

7.根据权利要求2所述的外骨骼设备,其特征在于,所述交互模块至少包括麦克风、扬声器以及显示模块。

8.根据权利要求2所述的外骨骼设备,其特征在于,所述生命监测模块至少包括对预设范围内的生命进行搜索的生命搜索模块和对穿戴所述外骨骼设备的目标对象的生命体征进行监测的生命体征监测模块。

9.根据权利要求8所述的外骨骼设备,其特征在于,所述助力模块至少包括与所述主控模块连接的驱动模块、意识检测模块以及运动趋势检测模块,其中,所述控制指令基于所述意识检测模块检测到的所述目标对象的运动意识或者所述运动趋势检测模块检测到的所述目标对象的运动趋势生成。

10.根据权利要求2所述的外骨骼设备,其特征在于,所述防滑装置至少包括设置在所述上肢骨骼上的防滑手套和设置在所述下肢骨骼上的防滑鞋;所述防水装置为防水衣或者防水涂层。

说明书全文

外骨骼设备

技术领域

[0001] 本实用新型涉及人工智能领域,具体而言,涉及一种外骨骼设备。

背景技术

[0002] 随着社会经济的快速发展,各类科研人员对处于恶劣环境或者偏远地区的植物、生物、地质等的求知欲越来越强,目前的科研作业人员在野外考察时期,将面临如下的问题:
[0003] (1)需要备齐多种多样的野外考察装备物品,但由于物品功能单一化,会大大增加科研人员的负重;
[0004] (2)野外考察装备没有形成系统的整体,都是由科研人员凭经验分成背包、野营、照明、炊具、水具、通讯等各类设备,物品繁琐,容易丢失;
[0005] (3)野外考察的目的是纪录被考察地的自然地理和生态环境,因此需要考察人员携带一定数量的标本采集和固定工具,以及精密设备,而且沿途收集到的大量标本会进一步增加科研人员的负担;
[0006] (4)目前的野外考察还面临诸多的安全问题。
[0007] 针对相关技术中科研人员进行野外考察时负荷较重的技术问题,目前尚未提出有效的解决方案。实用新型内容
[0008] 本实用新型实施例提供了一种外骨骼设备,以至少解决相关技术中科研人员进行野外考察时负荷较重的技术问题。
[0009] 根据本实用新型实施例,提供了一种外骨骼设备,包括上肢骨骼、下肢骨骼以及用于连接上肢骨骼和下肢骨骼的主干骨骼,该外骨骼设备还包括:用于采集数据的传感器模块,传感器模块包括多个类型的传感器,传感器模块中的传感器设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼上;主控模块,与传感器模块连接,用于基于传感器模块采集到的数据生成控制指令;助力模块,分别与主控模块、上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼连接,用于驱动上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中的至少之一执行控制指令所指示的运动;能量存储模块,分别与主控模块和助力模块连接,用于为助力模块执行控制指令所指示的运动提供所需的驱动能量。
[0010] 进一步地,该外骨骼设备还包括以下模块和装置的至少之一:用于通讯的通讯模块;用于反馈数据至云服务器的数据反馈模块;用于交互的交互模块;用于监测环境的环境监测模块;用于提供氧气的氧气供给模块;用于监测生命特征的生命监测模块;设置在上肢骨骼和/或下肢骨骼上的防滑装置;设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中至少之一上的防水装置;设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中至少之一上的温控装置。
[0011] 进一步地,主控模块至少包括处理器、与处理器连接的RAM存储器和ROM存储器,处理器、RAM存储器以及ROM存储器所在的电路板上设置有用于通讯的多个类型的通讯接口,多个类型的通讯接口至少包括USB接口、I2C接口、UART接口以及SPI接口。
[0012] 进一步地,多个类型的传感器至少包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器、体温传感器、心率监测传感器、红外传感器以及激光雷达传感器。
[0013] 进一步地,环境监测模块至少包括与氧气供给模块连接的气体监测模块、与温度传感器连接的温度监测模块、与湿度传感器连接的湿度监测模块、照明灯以及用于环境拍摄的摄像机。
[0014] 进一步地,通讯模块包括WiFi模块、蓝牙模块、红外通讯模块、2.4G无线模块以及5G无线模块中的至少之一。
[0015] 进一步地,交互模块至少包括麦克风、扬声器以及显示模块。
[0016] 进一步地,生命监测模块至少包括对预设范围内的生命进行搜索的生命搜索模块和对穿戴外骨骼设备的目标对象的生命体征进行监测的生命体征监测模块。
[0017] 进一步地,助力模块至少包括与主控模块连接的驱动模块、意识检测模块以及运动趋势检测模块,控制指令基于意识检测模块检测到的目标对象的运动意识或者运动趋势检测模块检测到的目标对象的运动趋势生成。
[0018] 进一步地,防滑装置至少包括设置在上肢骨骼上的防滑手套和设置在下肢骨骼上的防滑鞋;防水装置为防水衣或者防水涂层。
[0019] 在本实用新型实施例中,将传感器模块中多个类型的传感器设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼上,以采集穿戴外骨骼设备的野外考察的工作人员和外骨骼设备的各类数据,主控模块基于传感器模块采集到的数据生成控制指令,并将控制指令发送至助力模块,助力模块通过能量存储模块获取所需的驱动能量,并按照控制指令的指示驱动上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中的至少之一运动,科研人员在进行野外考察时,可以穿戴本申请的外骨骼设备,通过外骨骼设备来帮助科研人员承载重负荷的各类物资,从而解决了相关技术中科研人员进行野外考察时负荷较重的技术问题,实现了降低野外考察的科研人员的负荷技术效果。

附图说明

[0020] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021] 图1是根据本实用新型实施例的外骨骼设备的示意图;
[0022] 图2是根据本实用新型实施例的一个可选的外骨骼设备的示意图;
[0023] 图3是根据本实用新型实施例的外骨骼设备的头盔的示意图;以及
[0024] 图4是根据本实用新型实施例的另一个可选的外骨骼设备的示意图。

具体实施方式

[0025] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026] 需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列电气元件或电子元件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些电气元件或电子元件,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些系统、产品或设备固有的其它电气元件或电子元件。
[0027] 首先,在对本实用新型实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释:
[0028] 外骨骼:也称动力外骨骼,是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。它能够帮助人们跑得更快、跳得更高、能够携带更多更重的东西。
[0029] 随机存取存储器:random access memory,简称RAM,又称作随机存储器,是与CPU直接交换数据的内部存储器,也叫主存(内存)。它可以随时读写,而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
[0030] ROM:ROM是只读存储器(Read-Only Memory)的简称,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,并且资料不会因为电源关闭而消失。
[0031] I2C:I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。
[0032] 通用异步收发传输器:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通常称作UART,是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分。
[0033] SPI:SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,在芯片的管脚上只占用四根线。
[0034] 根据本实用新型实施例,提供了一种外骨骼设备的实施例,该外骨骼设备用于野外考察,图1是根据本实用新型实施例的外骨骼设备的示意图,该外骨骼设备包括上肢骨骼、下肢骨骼以及用于连接上肢骨骼和下肢骨骼的主干骨骼,如图1所示,该外骨骼设备还包括:传感器模块11、主控模块12、助力模块13以及能量存储模块14。
[0035] 用于采集数据的传感器模块11包括多个类型的传感器,传感器模块中的传感器设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼上。
[0036] 主控模块12与传感器模块连接,用于基于传感器模块采集到的数据生成控制指令。
[0037] 助力模块13分别与主控模块、上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼连接,用于驱动上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中的至少之一执行控制指令所指示的运动。由能量储存模块提供动力,以便于进行长时间高重量的负重。
[0038] 能量存储模块14分别与主控模块和助力模块连接,用于为助力模块执行控制指令所指示的运动提供所需的驱动能量。
[0039] 通过上述实施例,将传感器模块中多个类型的传感器设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼上,以采集穿戴外骨骼设备的野外考察的工作人员和外骨骼设备的各类数据,主控模块基于传感器模块采集到的数据生成控制指令,并将控制指令发送至助力模块,助力模块通过能量存储模块获取所需的驱动能量,并按照控制指令的指示驱动上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中的至少之一运动,科研人员在进行野外考察时,可以穿戴本申请的外骨骼设备,通过外骨骼设备来帮助科研人员承载重负荷的各类物资,从而解决了相关技术中科研人员进行野外考察时负荷较重的技术问题,实现了降低野外考察的科研人员的负荷技术效果。
[0040] 在本申请的实施例中,在科研作业人员野外考察时,可通过穿戴外骨骼设备来为其提供助力,由外骨骼设备为其提供着力点并承受重量,以便于其搬运科研器材、标本、生活物资等,外骨骼设备上还设置有专门用于保存高精密仪器的存储位置空间和用于保存标本的存储位置空间,以便于科研人员存放各类仪器和标本,通过分类存放,可以便于查找且不易遗失,同时,为了满足不同科研人员的不同需求,本申请的外骨骼设备可以根据用户的需求进行定制,以便于其能够应付各种复杂、危险的环境,其可定制的模块包括但不局限于如图2所示的模块:用于通讯的通讯模块21(与主控模块12连接);用于反馈数据至云服务器的数据反馈模块22(与主控模块12连接);用于交互的交互模块23(与数据反馈模块22连接);用于监测环境的环境监测模块24(分别与数据反馈模块22和传感器模块11连接);用于提供氧气的氧气供给模块25(与环境监测模块24连接);用于监测生命特征的生命监测模块26(分别与数据反馈模块22和传感器模块11连接);设置在上肢骨骼和/或下肢骨骼上的防滑装置27(与生命监测模块26连接);设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中至少之一上的防水装置28(与生命监测模块26连接);设置在上肢骨骼、下肢骨骼以及主干骨骼中至少之一上的温控装置29(与生命监测模块26连接)。利用上述的模块,可以在野外考察时进行环境监测,提醒科研人员进入了危险区域,以提前避险逃生;当科研人员处于危险环境下时,及时有效地救助,帮助科研人员脱困。
[0041] 上述的数据反馈模块主要负责传感数据、环境数据、通信数据、生命体征等数据的反馈;上述的温控装置包括保暖加温装置和降温装置,其温度可以根据用户需求进行调节,主要用于保持外骨骼设备内的温度,以避免极端环境下的低温或者高温对人体造成伤害。
[0042] 可选地,主控模块至少包括处理器、与处理器连接的RAM存储器和ROM存储器,处理器、RAM存储器以及ROM存储器所在的电路板上设置有用于通讯的多个类型的通讯接口,多个类型的通讯接口至少包括USB接口、I2C接口、UART接口以及SPI接口。另外,为了便于扩展,还可以直接将处理器的IO口引出至电路板上。上述的处理器为低功耗处理器,如MSP单片机、ARM处理器、AVR单片机等。在需要时,为了便于对数据的处理,还可以在主控模块中加入其它需要的电子器件,如FPGA、CPLD等。
[0043] 可选地,多个类型的传感器至少包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器、体温传感器、心率监测传感器、红外传感器以及激光雷达传感器等。传感器模块中的各个传感器采集对应类型的数据,如压力传感器采集压力数据(如大气压、外骨骼的某个部分承受的压力、脚部压力等);温度传感器检测外部环境的温度;体温传感器检测外骨骼设备内科研人员的温度;心率监测传感器检测科研人员的心率或者在探测外部生命时检测外部生命的心率;利用红外传感器采集的数据进行红外成像处理,以对外部环境或者外部生命进行探索;激光雷达传感器用于距离探测。
[0044] 在外骨骼设备上安装传感器,通过数据的采集,随时把数据反馈到配套的显示屏,便于科研人员随时对自己的生理信息(如体温、心率等)和环境信息进行查看。
[0045] 可选地,环境监测模块至少包括与氧气供给模块连接的气体监测模块(用于实时监测氧气剩余量)、与温度传感器连接的温度监测模块(用于对环境温度进行汇聚和分析等处理)、与湿度传感器连接的湿度监测模块、照明灯以及用于环境拍摄的摄像机(或者摄像头等图像采集装置)。
[0046] 可选地,通讯模块包括用于近场通讯的WiFi模块、蓝牙模块、红外通讯模块,用于远距离通讯的2.4G无线模块和5G无线模块。科研人员可以通过近场通讯的模块进行交流,避免个人失误导致生命危险;也可以通过远距离通讯的模块实时与互联网保持连接,这样在科研人员失踪或者需要帮助时,便于搜救和定位,为其提供所需的帮助。
[0047] 可选地,本申请的外骨骼设备包括头盔,头盔上设置有用于交互的交互模块,交互模块至少包括麦克风、扬声器以及显示模块,如图3所示,麦克风31、头盔屏幕32(即显示模块)、摄像头33、与扬声器连接的耳机34以及照明灯35。通过头盔上的交互装置、配合上述近场通讯的模块或远距离通讯的模块,科研人员即可进行语音交互,以进行信息交换。另外,上述的摄像头还可以用于环境监测,环境监测模块或者主控模块可以通过对采集到的环境图像进行分析,以确定是否安全,若不安全,则会通过显示器提示科研人员。
[0048] 可选地,生命监测模块至少包括对预设范围内的生命进行搜索的生命搜索模块和对穿戴外骨骼设备的目标对象的生命体征进行监测的生命体征监测模块,生命搜索模块主要与上述的心率监测传感器、红外传感器以及激光雷达传感器连接,通过红外传感器对外部的环境进行温度测量,以判断预设范围内(如方圆10米内)是否可能存在生命,然后通过激光雷达传感器测得生命所在的坐标,还可以通过传感器确定其体温、脉搏率(或者心率)、血压以及呼吸率;生命体征监测模块主要与上述的体温传感器、心率监测传感器等连接,以实时监控科研人员的身体状况,如体温、脉搏率(或者心率)、血压以及呼吸率,通过传感获得的生命体的心率、体温等数据会实时传输至云端,另外,在本地,会对上述测得的数据进行综合处理,如果根据处理结果确定出科研人员身体不适,则会发出警报,若确定出科研人员生病,则会提醒同伴进行抢救。
[0049] 可选地,助力模块至少包括与主控模块连接的驱动模块(主要由驱动电机和驱动机械组成)、意识检测模块以及运动趋势检测模块,控制指令基于意识检测模块检测到的目标对象的运动意识或者运动趋势检测模块检测到的目标对象的运动趋势生成。运动趋势检测模块可以通过监测人体关节处气压变化来判断科研人员(即目标对象)的运动趋势,并根据其运动趋势驱动上肢骨骼、下肢骨骼等运动,即被动动力驱动;意识检测模块可根据人体意识来驱动上肢骨骼、下肢骨骼等运动,即主动意识驱动。
[0050] 可选地,能量存储模块至少包括充电式锂电池;防滑装置至少包括设置在上肢骨骼上的防滑手套和设置在下肢骨骼上的防滑鞋;防水装置可以是穿戴在外骨骼外部的防水衣、也可以是防水涂层等。配合为设备配置的氧气,在极端的环境下,如极地险恶的水下环境,可以保证科研人员基本的人身安全和需求,同时,为外骨骼设备配置防水、防冻和防滑模块,从而可以给野外逃生提供基本保障,避免出现安全事故,保障科研人员的人生安全。
[0051] 如图4所示,各个模块(如显示模块32、扬声器51、耳机34、麦克风31、照明灯35、助力模块13、生命监测模块26、声音传感器52、图像传感器53、环境监测模块24、传感器模块11、交互模块23、通讯模块21以及能量存储模块14)收集信息之后,将采集到的数据信息传输到云服务器53,由云服务器53的云端数据分析系统进行分析,再输出相应信息或者控制指令给主控模块12,也即将信息反馈至个体。
[0052] 在上述实施例中,利用本申请提供的外骨骼设备,在科研人员进行野外考察时,可以有效地减轻负重,减少科研人员的体力消耗;科研人员使用野外考察装备,可以保障其生命安全,并提升其工作效率;将其连接至云平台(即云服务器),可以及时反馈信息给后台处理,云服务器实时进行环境数据的分析和模拟,并对现场环境进行分析预测,以使科研人员获得更快的信息帮助;外骨骼装备具有通信模块,可以与外界进行互联;外骨骼装备具有生命体征检测模块,可对穿戴者的生命体征进行监测;外骨骼装备具有环境监测模块,可以探测外部环境;外骨骼装备具有云端互联系统,可以形成数据的上传、分析、反馈系统;外骨骼装备通过功能扩展能在不同领域的重复运用。
[0053] 上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0054] 在本实用新型的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
[0055] 本实用新型所要保护的外骨骼设备以及构成该外骨骼设备的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品;本实用新型所要求保护的是上述各个结构件及其连接关系,并不涉及对其内部软件的创新。例如,上肢骨骼、下肢骨骼、处理器、传感器、通讯模块等都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、电子器件和机械装置。
[0056] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
高效检索全球专利

IPRDB是专利检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,专利查询、专利分析

电话:13651749426

侵权分析

IPRDB的侵权分析产品是IPRDB结合多位一线专利维权律师和专利侵权分析师的智慧,开发出来的一款特色产品,也是市面上唯一一款帮助企业研发人员、科研工作者、专利律师、专利分析师快速定位侵权分析的产品,极大的减少了用户重复工作量,提升工作效率,降低无效或侵权分析的准入门槛。

立即试用