When we develop wearable assistive devices comfort and support are two main issues needed to be considered. In conventional design approaches, the degree of freedom of wearer's joint movement tends to be oversimplified. Accordingly, the wearer's motion becomes restrained and bone/ligament injuries might occur in case of unexpected fall. To mitigate those issues, this letter proposes a novel joint link mechanism inspired by a human spine structure as well as functionalities. The key feature of the proposed spine-like joint link mechanism is that hemispherical blocks are concatenated via flexible synthetic fiber lines so that their concatenation stiffness can be adjusted according to a tensile force. This feature has a great potentiality for designing a wearable assistive devices that can support aged people's sit-to-stand action or augment a spinal motion by regulating the concatenation stiffness. In addition, the concatenated hemispherical blocks enables the wearer to move his/her joint with the full degree of freedom, which in turn, increases wearer's mobility and prevents joint misalignment. The experimental results with a testbed and a pilot wearer substantiated that the spine-like joint link mechanism can serve as a key component to design the wearable assistive devices for better mobility and safety.


翻译:当我们开发可磨损辅助装置时,需要考虑两个主要问题。在常规设计方法中,磨损者联合运动的自由程度往往过于简单化。因此,磨损者的运动变得克制,骨骼/压力伤害可能会在意外坠落时发生。为了缓解这些问题,本信提议了一个由人类脊椎结构和功能所启发的新颖的联合连接机制。拟议脊椎式联合链接机制的关键特征是,半球际隔块通过灵活的合成纤维线相互融合,以便其凝聚的僵硬性能能够根据抗拉动力进行调整。这一功能在设计一种可磨损的辅助装置方面有很大的潜力,这些装置能够支持老年人的静坐行动,或者通过调节凝固的僵硬性来增强脊椎运动。此外,被凝固的半球间结使磨损者能够与完全自由状态一起移动,这反过来会增加磨损者的流动性,防止其凝聚性僵硬性硬性能根据抗拉动力进行调整。实验结果带有试床和试制式辅助装置,可以使旋转式的钥匙连接装置能够磨损,使脊柱状联合设计更牢固。

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