行动辅助装置以及其驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种行动辅助装置以及其驱动方法。行动辅助装置包括至少一个支架以及驱动支架的驱动装置。驱动装置包括无刷直流电机、转子角度传感器以及感测驱动器。转子角度传感器感测所述无刷直流电机的角度。感测驱动器对应所述无刷直流电机的角速度切换以使用对应的算法来估算一对应角度。所述对应角度作为所述无刷直流电机的角度。所述感测驱动器依据所述对应角度用以驱动所述无刷直流电机，以使所述无刷直流电机提供支持力至所述至少一支架。藉此，可节省行动辅助装置的建置成本、降低功耗且提高可靠性。低功耗且提高可靠性。低功耗且提高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
行动辅助装置以及其驱动方法


[0001]本专利技术是有关于一种行动辅助设备的驱动技术，且特别是有关于一种行动辅助装置以及其驱动方法。

技术介绍

[0002]因全球人口老化，许多老年人在不希望亲友照护及自行行走方面的需求日益增加，因而正在研发性价较佳的行动辅助设备(或称为，外骨骼辅具/外骨骼机器人等产品)。
[0003]行动辅助设备(外骨骼辅具/外骨骼机器人)可被穿戴于使用者身上，藉由行动辅助设备中各种电机所提供的辅助力来进行运动，增加使用者肢体(常为下肢)的运动能力，例如用于辅助腿部肌肉的出力。然则，行动辅助设备的售价仍然高居不下。因此，为了在降低行动辅助设备成本的情况下仍使行动辅助设备维持应有的功能，便需要对于行动辅助设备最重要的部分：电机装置上思考如何节省成本且维持其功能。
[0004]行动辅助设备与其他具备电机装置的设备在电机装置的控制需求上有所不同。其他具备电机装置的设备如风扇等，希望电机装置常态性地维持在固定转速，以达到预期功效。然则，因为行走动作与双脚支撑的因素，配备在行动辅助设备的电机装置将会一直变动其转速，也就是，电机装置将会一直在低程度转速与中程度转速之间往复调整，并且对于电机装置在中低转速的调整上尤其重要。并且，若无经过特殊设计，若直接控制电机装置在低程度转速与中程度转速之间往复调整的话，将经常发生电机抖动现象，从而让行动辅助设备的使用者感到不适。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种行动辅助装置以及其驱动方法，通过对应无刷直流电机的角速度切换以使用对应的算法，从而获得更为精确的转子角度以续行驱动无刷直流电机，节省行动辅助装置的建置成本、降低功耗且提高可靠性。
[0006]本专利技术实施例的行动辅助装置包括至少一个支架以及驱动装置。驱动装置驱动此至少一个支架。驱动装置包括无刷直流电机、转子角度传感器以及感测驱动器。转子角度传感器感测无刷直流电机的角度。感测驱动器耦接转子角度传感器。感测驱动器对应所述无刷直流电机的角速度切换以使用对应的算法来估算对应角度。其中所述对应角度作为所述无刷直流电机的角度。感测驱动器依据所述对应角度用以驱动所述无刷直流电机，以使所述无刷直流电机提供支持力至所述至少一支架。
[0007]本专利技术实施例提供一种行动辅助装置的驱动方法。行动辅助装置包括至少一个支架以及驱动至少一个支架的驱动装置。驱动装置包括无刷直流电机。所述驱动方法包括下列步骤：感测所述无刷直流电机的角度以判断无刷直流电机的角速度切换是否发生；以及，对应所述无刷直流电机的角速度切换是否发生，使用对应的算法估算一对应角度，其中所述对应角度作为所述无刷直流电机的角度。依据所述对应角度驱动所述无刷直流电机，以使所述无刷直流电机提供支持力至所述至少一支架。
[0008]基于上述，本专利技术实施例的行动辅助装置以及其驱动方法通过对应无刷直流电机的角速度切换以使用对应的算法，例如，混合使用针对于无刷直流电机的无传感器角度补偿算法(又称，无传感器控制)以及霍尔传感器角度补偿算法。在无刷直流电机的转速/角速度较低、或是无刷直流电机进行从高转速到低转速的角速度切换时，采用霍尔传感器角度补偿算法来计算此时的无刷直流电机的角度；而在无刷直流电机具备一定转速时，也就是无刷直流电机进行从低转速到高转速的角速度切换时，通过无传感器控制技术(也就是，无传感器角度补偿算法)且利用无刷直流电机的反电动势来计算此时的无刷直流电机的角度。并且，还将无传感器角度补偿算法计算出的角度与霍尔传感器角度补偿算法计算出的角度相减而获得两者的角度误差值，并利用预设的敏感度数值判断这两个角度的误差值是否相差太远(如，两者的角度误差值大于预设的敏感度数值)而需调整为以霍尔传感器角度补偿算法计算出的角度为准。藉此，本专利技术实施例的无刷直流电机不装设精确度最高(但也最昂贵)的步进编码器，而是改为装设精确度较低但较为便宜的霍尔传感器。并且，在电机的转速较高(进行从低转速到高转速的角速度切换)时，转子角度的计算则从霍尔传感器角度补偿算法改为更为精确的无传感器角度补偿算法。藉此，可节省行动辅助装置的建置成本、降低功耗且提高可靠性。并且，本专利技术实施例藉由精准知悉电机的转子角度而可更为精准地提供驱动电路，从而降低电机的抖动情形，降低在使用行动辅助装置时感到的不舒适感。
附图说明
[0009]图1是依照本专利技术一实施例的一种行动辅助设备的示意图。
[0010]图2是使用者在行走时使用者、第一支架(大腿支架)以及第二支架(小腿支架)的示意图。
[0011]图3与图4A至图4B说明无刷直流电机的转子与定子之间的角度与扭力与转速的关系。
[0012]图5是采用霍尔传感器控制时确切转子角度与误差角度的示意图。
[0013]图6是依照本专利技术一实施例的行动辅助设备中电机装置的示意图。
[0014]图7是依照本专利技术一实施例的行动辅助设备的驱动方法的流程图。
[0015]图8是图7中步骤S720的详细流程图。
[0016]图9是图8中步骤S840的详细流程图。
[0017]附图符号说明：
[0018]100:行动辅助设备；
[0019]110:第一支架；
[0020]112:第一侧档板；
[0021]114、116:第一绑带；
[0022]120:第二支架；
[0023]122:第二侧档板；
[0024]124、126:第二绑带；
[0025]130:驱动装置；
[0026]210、220、230:使用者的右腿姿势；
[0027]310:直线；
[0028]320:曲线；
[0029]410:转子；
[0030]420
‑
1～420
‑
3:定子；
[0031]510、520:线段；
[0032]610：无刷直流电机；
[0033]620:感测驱动器；
[0034]630:功率级电路；
[0035]640:电子特性感测电路；
[0036]650:微处理器；
[0037]VF:垂直施力方向；
[0038]HF:水平施力方向；
[0039]θ:角度；
[0040]F420
‑
1、F420
‑
2、F420
‑
21:施力；
[0041]EA:误差角度；
[0042]S710～S730、S810～S850、S910～S960:步骤。
具体实施方式
[0043]图1是依照本专利技术一实施例的一种行动辅助设备100的示意图。使用者可将行动辅助设备100穿戴于其上，其主要具备至少一个支架以及用以驱动这些支架的驱动装置130。本实施例的驱动装置130是以架设在支架之间并提供两者支持力的电机装置作为举例。本实施例的驱动装置130可设置于用户的小腿位置。本专利技术实施例的行动辅助设备100的驱动装置130主要采用无刷直流电机(BLDC mo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行动辅助装置，其特征在于，包括：至少一支架；以及驱动装置，耦接所述至少一支架，其中所述驱动装置包括：一无刷直流电机；一转子角度传感器，所述转子角度传感器感测所述无刷直流电机的角度；以及一感测驱动器，所述感测驱动器耦接所述转子角度传感器，所述感测驱动器对应所述无刷直流电机的角速度切换以使用对应的算法来估算一对应角度，其中所述对应角度作为所述无刷直流电机的角度，所述感测驱动器依据所述对应角度用以驱动所述无刷直流电机，以使所述无刷直流电机提供支持力至所述至少一支架。2.根据权利要求1所述的行动辅助装置，其特征在于，所述转子角度传感器检测所述无刷直流电机的角度并产生一检测结果，所述感测驱动器依据所述检测结果来判断无刷直流电机的当前转速是否超过一预定转速，从而判断所述无刷直流电机的角速度切换是否发生，其中，判断所述无刷直流电机的角速度切换是否发生的情况是：所述感测驱动器判断所述无刷直流电机的角度从一第一转速区间进入一第二转速区间的情况，或是，所述感测驱动器判断所述无刷直流电机的角度从所述第二转速区间进入所述第二转速区间的情况，其中所述第一转速区间表示所述检测结果中所述无刷直流电机的角度为大于所述预定转速的状态，且所述第二转速区间表示所述检测结果中所述无刷直流电机的角度为小于等于所述预定转速的状态。3.根据权利要求2所述的行动辅助装置，其特征在于，所述对应的算法包括一第一角度补偿算法以及一第二角度补偿算法，所述第一角度补偿算法依据所述转子角度传感器的所述检测结果估算一第一角度，所述第二角度补偿算法依据所述无刷直流电机的多个参数与一供电情形估算一第二角度，所述感测驱动器判断所述无刷直流电机的角速度切换是否发生，以决定使用所述第一角度补偿算法的所述第一角度或所述第二角度补偿算法的所述第二角度作为所述无刷直流电机的所述角度，且依据所述无刷直流电机的所述角度来驱动所述无刷直流电机。4.根据权利要求3所述的行动辅助装置，其特征在于，所述感测驱动器还计算所述第一角度与所述第二角度之间的当前角度误差，判断所述当前角度误差是否大于一预定敏感度，以决定使用所述第一角度或所述第二角度作为所述无刷直流电机的所述角度。5.根据权利要求4所述的行动辅助装置，其特征在于，当所述当前角度误差大于所述预定敏感度或是所述无刷直流电机的所述当前转速不超过所述预定转速时，所述感测驱动器使用所述第一角度补偿算法的所述第一角度作为所述无刷直流电机的所述角度，当所述当前角度误差不大于所述预定敏感度且所述无刷直流电机的当前转速超过所述预定转速时，所述感测驱动器使用所述第二角度补偿算法的所述第二角度作为所述无刷直流电机的所述角度。6.根据权利要求1所述的行动辅助装置，其特征在于，所述转子角度传感器是霍尔传感
器。7.根据权利要求3所述的行动辅助装置，其特征在于，所述第一角度补偿算法是霍尔传感器角度补偿算法，所述第二角度补偿算法是无传感器角度补偿算法。8.根据权利要求7所述的行动辅助装置，其特征在于，所述无传感器角度补偿算法依据所述无刷直流电机的输入电流以及所述无刷直流电机的多个参数计算所述无刷直流电机的反电动势，从而估算所述第二角度，其中所述无传感器角度补偿算法不依据所述转子角度传感器的所述检测结果估算所述第二角度。9.根据权利要求1所述的行动辅助装置，其特征在于，所述至少一支架包括：一第一支架，耦接所述驱动装置；以及一第二支架，耦接所述驱动装置，其中所述感测驱动器依据所述对应角度用以驱动所述无刷直流电机，以使所述无刷直流电机分别提供支持力至所述第一支架与所述第二支架。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗富仁，蓝客愉，
申请(专利权)人：纬创资通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：