【技术实现步骤摘要】
一种穿戴式步行助力机器人及其混合助力控制方法
本专利技术涉及穿戴式机器人及其控制方法
,具体地说,涉及一种穿戴式步行助力机器人及其混合助力控制方法。
技术介绍
截止到2018年末,我国60周岁及以上老年人口约2.49亿人,占总人口的17.9%;65周岁以上人口约达1.67亿人,占总人口的11.9%。日趋严重的人口老龄化问题给社会带来了诸多影响,老年人生理机能衰退导致生活自理能力逐渐减弱,给家庭带来生活负担。其中因肌力衰弱引起的老年人步行能力降低就是重要原因之一,步行能力降低导致日常出门活动减少,长期坐姿或者卧床加速肌力衰退,引起压疮,便秘以及骨质疏松等其他疾病,形成恶性循环。对于上述问题的有效解决手段为利用穿戴式步行助力机器人为老年人日常步行提供辅助,以期能增加下肢肌肉活动锻炼,延缓肌力。例如公告号为CN110151502A的专利文献公开了一种步行辅助装置,其包括设于使用者后背中部的主基板,在该主基板内设有控制模块和电源模块,并在主基板的两侧分别连接有左支架和右支架,主基板、左支架及右支架通过腰带绑定于使用者腰部,左支架和右支架端部均安装一旋转驱动组件,旋转驱动组件的驱动端分别连接有摆动臂,摆动臂通过绑带绑定于使用者大腿上;左支架端部还增设启动旋转驱动组件的按键开关,腰带上设有用于检测腰带张紧力的感应开关,按键开关、感应开关与控制模块电性串联。基于前述所设置的结构,能有效地改善传统步行辅助装置的结构,提高步行辅助装置安装的稳固性,通过多重开关控制步行辅助装置的启动,避免误操作造成的影响。前述步行辅助机器 ...
【技术保护点】
1.一种穿戴式步行助力机器人的混合助力控制方法,所述穿戴式步行助力机器人包括腰部穿戴单元、大腿绑定单元及髋关节屈曲/伸展驱动单元;所述大腿绑定单元包括大腿杆;其特征在于,在所述腰部穿戴单元的背部支架的两侧部上,分别通过髋关节内收/外展关节机构而铰接有连接臂;所述大腿杆通过所述髋关节屈曲/伸展驱动单元而固连在所述连接臂的外端部上,且使所述髋关节屈曲/伸展驱动单元的关节轴线与所述髋关节内收/外展关节机构的关节轴线相交于人体髋关节的中心位置处;所述混合助力控制方法包括以下步骤:/n阶段识别步骤,基于位姿传感器所输出的位姿检测信息,识别出当前步行节奏处于变化阶段或平稳阶段;/n变化阶段控制步骤,在所述步行节奏处于变化阶段时,基于相角振荡器识别出步态相位,计算所述髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出与该步态相位相对应的助力数据;/n平稳阶段控制步骤,在所述步行节奏处于平稳阶段时,基于自适应振荡器算法预测类周期性步态轨迹,结合布设在所述大腿杆上的位姿传感器所输出的关节角度数据,计算所述髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出的助力数据。/n
【技术特征摘要】
1.一种穿戴式步行助力机器人的混合助力控制方法,所述穿戴式步行助力机器人包括腰部穿戴单元、大腿绑定单元及髋关节屈曲/伸展驱动单元;所述大腿绑定单元包括大腿杆;其特征在于,在所述腰部穿戴单元的背部支架的两侧部上,分别通过髋关节内收/外展关节机构而铰接有连接臂;所述大腿杆通过所述髋关节屈曲/伸展驱动单元而固连在所述连接臂的外端部上,且使所述髋关节屈曲/伸展驱动单元的关节轴线与所述髋关节内收/外展关节机构的关节轴线相交于人体髋关节的中心位置处;所述混合助力控制方法包括以下步骤:
阶段识别步骤,基于位姿传感器所输出的位姿检测信息,识别出当前步行节奏处于变化阶段或平稳阶段;
变化阶段控制步骤,在所述步行节奏处于变化阶段时,基于相角振荡器识别出步态相位,计算所述髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出与该步态相位相对应的助力数据;
平稳阶段控制步骤,在所述步行节奏处于平稳阶段时,基于自适应振荡器算法预测类周期性步态轨迹,结合布设在所述大腿杆上的位姿传感器所输出的关节角度数据,计算所述髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出的助力数据。
2.根据权利要求1所述的混合助力控制方法,其特征在于,所述识别出当前步行节奏处于变化阶段或平稳阶段的步骤包括以下步骤:
预测步骤,基于所述位姿检测信息,利用自适应振荡器算法预测当前步行相位;
判断步骤,若所预测出的相位与所述检测信息所表征的相位之差小于预设阈值,则为平稳阶段,否则为变化阶段。
3.根据权利要求1或2所述的混合助力控制方法,其特征在于:
所述连接臂为L型连接臂;
相对所述背部支架的主体结构,所述L型连接臂先朝外延伸,再朝前折弯而具有位于所述腰部穿戴单元两侧上的固连部;所述大腿杆固连于所述固连部上。
4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的混合助力控制方法,其特征在于:
所述腰部穿戴单元包括与所述背部支架固连的胸部绑带与腰部绑带;
在所述胸部绑带与所述腰部绑带之间固连有位于穿戴者腹部区域前侧的供电电池模块;
所...
【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
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