一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法，属于穿戴机器人技术领域。该控制方法包括依据针对表征该下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。该控制方法能在有效提高穿戴舒适性的同时，提高其使用安全性，可广泛应用于下肢无力或偏瘫患者的康复训练或辅助老年人的步行。

【技术实现步骤摘要】
一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法
本专利技术涉及穿戴式机器人及其领域，具体地说，涉及一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法。
技术介绍
随着人口的老龄化加剧，脑卒中病人不断增多；此外，由于交通事故、体育运动性损伤以及其他一些致伤因素造成的脊髓损伤都呈增长趋势，因此，对患者的早期康复训练治疗越来越受到重视，其主流是利用中枢神经系统的可塑性，通过运动训练使患侧出现相应的反应，改善肌肉张力，建立神经系统新的组合关系。然而凭借理疗师的经验对患者进行手动康复训练不但效率不高，而且效果也不理想。利用下肢外骨骼机器人康复训练系统，能够有效替代理疗师繁重的手动训练工作。同时，针对截瘫患者，下肢外骨骼作为代偿工具能辅助患者重新站起来步行，可以有效减少骨质疏松、压疮等疾病发生。对于下肢外骨骼的结构，通常如公告号为CN208989576U的专利文献所公开的结构，自上而下，依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元。该种结构的下肢外骨骼在使用过程中存在，通常一种规格的外骨骼只能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，自上而下，所述下肢外骨骼系统依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的杆长均为主动可调，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：/n调整补偿步骤，依据针对表征所述下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿所述下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。/n

【技术特征摘要】
1.一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，自上而下，所述下肢外骨骼系统依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的杆长均为主动可调，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
调整补偿步骤，依据针对表征所述下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿所述下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调整补偿步骤包括以下步骤：
获取步骤，获取用于表征所述下肢外骨骼系统的关节位置与穿戴者的下肢关节之间关节转动中心位置偏差的检测数据；
调节步骤，在所述检测数据表征所述位置偏差超过第一偏差阈值时，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度，至所述位置偏差小于第二偏差阈值；所述第二偏差阈值小于等于所述第一偏差阈值。


3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述检测数据为固设在腿杆上的绑带处拉力传感器的拉力检测数据，调节腿杆长度的步骤包括以下步骤：
当拉力检测值大于第一拉力阈值时，缩短用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值小于第二拉力阈值；所述第二拉力阈值小于等于所述第一拉力阈值；
当拉力检测值小于第三拉力阈值时，伸长用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值大于第四拉力阈值；所述第四拉力阈值大于等于所述第三拉力阈值，所述第三拉力阈值小于等于所述第一拉力阈值。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：
所述第二拉力阈值小于所述第一拉力阈值，所述第四拉力阈值大于所述第三拉力阈值，所述第三拉力阈值小于所述第一拉力阈值。


5.根据权利要求2至4任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：
所述第二偏差阈值小于所述第一偏差阈值。


6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调整补偿步骤包括以下步骤：
获取步骤，获取所述下肢骨骼系统的关节角度数据；
计算步骤，依据预先设定的计算模型，基于所述关节角度数据计算所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的目标腿杆长度；
调整步骤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨巍，徐铃辉，曹斌，彭桢哲，杨灿军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33