外骨骼机器人及其控制方法技术

本公开内容提供一种控制一外骨骼机器人的方法。所述方法包含检查一第一信号是经一第一按钮触发，于该第一信号经触发后检查一倾斜角，基于该倾斜角而设定一动作，以及执行该动作以移动该外骨骼机器人。所述第一信号指示将该外骨骼机器人由一立姿改变为另一姿势，且该倾斜角为该外骨骼机器人的一腰部组件相对于与地面垂直的一轴线的一前倾角度。所述方法利用该倾斜角来判断该使用者的意向，并可进而将控制按钮简化为一或两个按钮。此外，该控制方法亦可监控该倾斜角以选择一适当动作。

Exoskeleton Robot and Its Control Method

The present disclosure provides a method for controlling an exoskeleton robot. The method includes checking that a first signal is triggered by a first button, checking a tilt angle after the first signal is triggered, setting an action based on the tilt angle, and executing the action to move the exoskeleton robot. The first signal indicates that the exoskeleton robot is changed from one pose to another, and the inclination angle is a forward inclination angle of one waist component of the exoskeleton robot relative to an axis perpendicular to the ground. The method uses the inclination angle to judge the user's intention, and further simplifies the control button to one or two buttons. In addition, the control method can also monitor the tilt angle to select an appropriate action.

【技术实现步骤摘要】
外骨骼机器人及其控制方法
本公开内容一般涉及一种助行装置，且特别涉及一种外骨骼机器人。
技术介绍
外骨骼机器人(exoskeletonrobot)亦称为动力装甲(poweredarmor)，是一种穿戴式行动机器，其可支撑使用者的身体部位并可移动使用者的肢体。一般来说，可利用由电动马达、气动装置、杠杆、液压装置或其他可移动肢体的技术组合所构成的系统作为外骨骼的动力来源。外骨骼机器人的主要应用领域之一为医疗用途。可利用外骨骼机器人来协助因为疾病或意外伤害而失去或无法控制其腿部或手臂的个体。虽然所述外骨骼机器人是供个体所穿戴，但若外骨骼机器人移动不当，就会危急穿戴者的生命安全，因此也衍生了安全性问题。此外，控制方法应尽可能简单，因为穿戴外骨骼机器人的个体可能是连移动一根手指头都有困难的患者。
技术实现思路
本公开内容的实施方式提出一种用以控制一外骨骼机器人的方法。所述方法包含检查一第一信号是由一第一按钮所触发，在所述第一信号经触发后检查一倾斜角，基于所述倾斜角设定一动作，以及执行该动作而移动该外骨骼机器人。所述第一信号指示外骨骼机器人由一立姿改变为另一姿势。所述倾斜角是指外骨骼机器人的一腰部组件相对于与地面垂直的一轴线的一前倾角度。本公开内容的实施方式提出一种用以控制一外骨骼机器人的方法。所述方法包含当外骨骼机器人行走时，持续检查一倾斜角，以及决定一动作以使外骨骼机器人持续行走或基于所述倾斜角将外骨骼机器人改变为一立姿。本公开内容的某些实施方式提出一种外骨骼机器人。所述外骨骼机器人包含一腰部组件、二腿部组件、二鞋组件、一处理器以及一检测器。所述二腿部组件是通过二髋关节而枢轴连接至腰部组件。所述二腿部组件包含二大腿支架、二膝关节以及二小腿支架，所述二小腿支架通过二膝关节与二大腿支架连接。所述二鞋组件是通过二踝关节而连接至二腿部组件。所述处理器是连接至用以驱动二髋关节的二髋部马达、用以驱动二膝关节的二膝部马达，以及视需要的用以驱动二踝关节的二踝部马达。所述检测器检测一倾斜角并传送一倾斜信号至处理器。所述处理器基于上述倾斜信号而决定一动作，并控制二髋部马达、二膝部马达以及二踝部马达，以控制所述外骨骼机器人的动作。本公开内容提供一控制方法，此方法可基于所述倾斜角，亦即使用者的所欲或状态，来决定外骨骼机器人的动作。实际上，关于倾斜角的信息有助于使用者控制外骨骼机器人。因此，一拐杖上用以控制外骨骼机器人所需的按钮数目可相对较少，譬如可减少至一或两个按钮。此外，本公开内容的控制方法亦可监控倾斜角，以便在意外状况下决定一外骨骼机器人动作作为回应，以避免和使用者姿势冲突的动作，且因而能够降低穿戴外骨骼机器人的使用者跌倒的风险。上文已以较宽泛的方式概述了本公开内容的特征与技术优点，以使下文的专利技术说明更容易理解。下文降描述本公开内容的额外特征与优点，并构成本公开内容请求保护的标的。本专利技术所属
技术人员当可理解，可轻易地以所公开的专利技术构思与具体实施例为基础来修改或设计其他结构或流程，用以实现与本公开内容相同的目的。本专利技术所属
技术人员亦可轻易理解，此类均等的构造并未悖离所附权利要求所界定的本公开内容的构思与范围。附图说明在阅读了下文的实施方式与权利要求并参照附随附图时，能够最完整地理解本公开内容，在各附图中，以相似的元件符号表示相似的元件，以及：在阅读了下文实施方式以及附随附图时，能够最佳地理解本公开内容的多种实施方式。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，图中的各种特征并未依比例绘制。事实上，为了能够清楚地进行描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。图1A为根据本公开内容一具体实施例的一外骨骼机器人的透视图。图1B及1C分别是图1A的外骨骼机器人的前视图与右侧视图。图2A为用以控制图1A的外骨骼机器人的一拐杖的透视图。图2B为图2A中示出的一遥控装置的透视图。图2C用以控制图1A的外骨骼机器人的一系统的方框图。图3为流程图，图中示出根据本公开内容一具体实施例的方法，其可用以控制图1A的外骨骼机器人由立姿改变为坐姿或行走姿势。图4为流程图，图中示出当图3中决定采坐姿时，用以控制图1A的外骨骼机器人执行坐下动作的方法。图5为流程图，图中示出当图3中决定采行走姿势时，用以控制图1A的外骨骼机器人执行行走动作的方法。图6为流程图，图中示出根据本公开内容一具体实施例的方法，其可用以控制图1A的外骨骼机器人由坐姿改变为立姿。图7为流程图，图中示出根据本公开内容一具体实施例的方法，其可用以控制图1A的外骨骼机器人由行走姿势改变为立姿。附图标记说明：10外骨骼机器人11腰部组件12R右腿组件12L左腿组件13髋关节14大腿支架15膝关节16小腿支架17踝关节20L左鞋组件20R右鞋组件30系统31控制器40拐杖42扶手44杖杆46握把60遥控装置62电池62a电池盒64前端66按钮68传送器112接收器114检测器116处理器132髋部马达152膝部马达158第一调整装置172踝部马达178第二调整装置302～710步骤A～C状态具体实施方式此处使用较为具体的文字描述附图中示出的本公开内容的实施例或实例。当可理解，其用意并非限制本公开内容的范围。对与本公开内容相关领域中技术人员而言，针对所述的实施例的任何改变或修饰，以对本文件所述原理的进一步应用，皆属一般惯常改变。在各实施例间可能会重复使用元件符号，但这不代表一实施例的一或多特征必然出现在另一实施例中，即便其使用了相同的元件符号。当可理解，虽然此处可能使用诸如第一、第二、第三等文字来描述各种元件、部件、区域、层或部分，这些元件、部件、区域、层或部分并不受限于上述修饰词。反之，这些词仅仅试用以区别一元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分。因此，亦可将下文所述的第一件、部件、区域、层或部分命名为第二件、部件、区域、层或部分，而不至于悖离本公开内容的专利技术概念。此处所用的词汇仅是为了描述特定实例、实施例，且其本意并非用以限制本公开内容的专利技术概念。于本公开内容中，单数形的「一」与「该」亦涵盖其多个形，除非其上下文明确地另为表示。当可进一步理解，在本说明书中，开放性的词汇如「包含」与「包括」代表存有所述特征、整数、步骤、操作、元件或部件，但并未排除一或多其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其群的存在或加入。图1A为根据本公开内容某些实施例的外骨骼机器人10的透视图，而图1B与1C分别是外骨骼机器人10的前视图与右侧视图。参照图1A，外骨骼机器人10包含一腰部组件11、一右腿组件12R、一左腿组件12L、一右鞋组件20R及一左鞋组件20L。所述腰部组件11是用以于腰部支承外骨骼机器人10的使用者。右腿组件12R与左腿组件12L的每一者通过一个别的髋关节13而枢轴连接至腰部组件11。因此，右腿组件12R与左腿组件12L可相对于腰部组件11旋转。由于右腿组件12R与左腿组件12L彼此成对称的物理配置，为求简便，以下仅讨论左腿组件12L。所述左腿组件12L除了髋关节13之外，还包含一大腿支架14、一小腿支架16、一膝关节15以及踝关节17。所述大腿支架14的外型狭长，以其一侧(未标号)通过髋关节13枢轴连接至腰部组件11，并以另一侧通过膝关节15枢轴连接至小腿支架1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用以控制一外骨骼机器人的方法，该方法包含：检查接收到一第一信号，其中该第一信号指示将该外骨骼机器人由一立姿改变为另一姿势；检查一倾斜角，其中该倾斜角为该外骨骼机器人的一腰部组件相对于与地面垂直的一轴线的一前倾角度；基于该倾斜角设定一动作；以及执行该动作以移动该外骨骼机器人。

【技术特征摘要】
2017.11.09 US 15/808,5581.一种用以控制一外骨骼机器人的方法，该方法包含：检查接收到一第一信号，其中该第一信号指示将该外骨骼机器人由一立姿改变为另一姿势；检查一倾斜角，其中该倾斜角为该外骨骼机器人的一腰部组件相对于与地面垂直的一轴线的一前倾角度；基于该倾斜角设定一动作；以及执行该动作以移动该外骨骼机器人。2.如权利要求1所述的方法，还包含：检查接收到一第二信号；以及确认该动作。3.如权利要求1所述的方法，还包含：设定一拐杖的一按钮为用以触发该第一信号的一第一按钮。4.如权利要求1所述的方法，其中若该倾斜角小于一坐下上限角度时，设定该动作为坐下。5.如权利要求1所述的方法，其中若该倾斜角介于一行走下限角度与行走上限角度之间时，设定该动作为行走。6.如权利要求1所述的方法，还包含：重复检查该倾斜角的该步骤；以及当检查到该倾斜角改变时，取消该动作并回到检查接收到该第一信号的该步骤。7.如权利要求2所述的方法，还包含若在该第二信号之后接收到该第一信号，发出一警示。8.如权利要求2所述的方法，还包含若在接收到该第二信号前接收到两次该第一信号时，发出一警示。9.如权利要求1所述的方法，还包含：当该外骨骼机器人处于一坐姿状态时，检查接收到该第一信号；设定该动作为站立；检查接收到一第二信号；以及执行该动作直到该外骨骼机器人处于该立姿状态。10.一种用以控制一外骨骼机器人的方法，该方法包含：当该外骨骼机器人在行走时，持续检查一倾斜角，其中该倾斜角为该外骨骼机器人的一腰部组件相对于与地面垂直的一轴线一前倾角度；以及基于该倾斜角，决定一动作以使该外骨骼机器人持续行走或使该外骨骼机器人改变为一立姿。11.如权利要求10所述的方法，还包含：若该倾斜角小于一行走持续阈值角度，使该外骨骼机器人改变为该立姿。12.如权利要求10所述的方法，还包含：若该倾斜角并未介于一平衡下限角度与平衡上限角度间，使该外骨骼机器人改变为该立姿。13.如权利要求10所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宜政，黄加恩，邓明昌，王亭允，
申请(专利权)人：福宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71