一种分布式结构动力外骨骼系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种分布式结构动力外骨骼系统及控制方法，所述系统包括主处理器

【技术实现步骤摘要】
一种分布式结构动力外骨骼系统及控制方法


[0001]本专利技术属于医疗健康
，尤其涉及一种分布式结构动力外骨骼系统及控制方法
。

技术介绍

[0002]在康复领域，动力外骨骼帮助行动能力不佳的患者训练
。
其使用了遍布身体的一系列的传感器和执行器
。
[0003]分布式运算
(Distributed Computing)
，与集中式计算相对，将计算量分布到多个处理器中
。
使用分布式运算通常可以带来更大并行运算和因此增大计算吞吐量，从而缩短系统的计算时间
。
[0004]专利申请
CN103586867A
描述了一种多自由度穿戴式下肢外骨骼机器人的电动控制系统，该控制系统使用了一块使用
CAN
通讯的主控制器实现位姿解算和步态规划，并输出速度
、
电流来实现变频变速和变力矩的电机控制
。
再一专利申请
CN103203748A
中描述了一种外骨骼机器人的控制系统和方法，其中一个主控制器和多个节点控制器使用
CAN
通讯连接
。
该控制结构减小了主控制器与其他部件的耦合性，以此提高系统的稳定和可靠性
。
每个节点控制器可以存储传感器数据并能控制其执行器
。
再一专利
CN103192389B
提供了一种与专利申请
CN103203748A
相似的分为单个上位机和多个下位机的外骨骼控制系统，其中使用了
CAN
通讯总线，下位机处理传感器读数并控制执行器
。
再一专利申请
CN104027218A
介绍了一种下肢康复机器人控制方法，该方法也使用了
CAN
总线，并由一个上位机及多个下层单元
(
包括运动控制，感知单元，和电机控制单元
)
组成
。
[0005]现有专利技术提出了分布式处理的雏形
(
而未提及分布式运算
)
，即使用一个通讯总线连接上层和下层控制单元，但是没有描述运算并行和注重分布式运算的执行架构
。
本专利技术旨在介绍一种对于动力外骨骼应用的分布式处理结构及控制方法
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种分布式结构动力外骨骼系统及控制方法
。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种分布式结构动力外骨骼系统，所述系统包括主处理器
、
至少一条与主处理器相连接的负责身体一侧信息传输的
CAN
通讯总线
、
至少一个与所述
CAN
通讯总线相连接的对应位于身体一侧的分布式处理器
、
高优先级执行器
、
高优先级传感器；所述分布式处理器至少连接一个传感器或传感器组，或者所述分布式处理器至少连接一个执行器或执行器组；所述主处理器与高优先级执行器和高优先级传感器保持点对点通讯
。
[0008]在一种可能设计中，所述主处理器连接两条
CAN
通讯总线，每条
CAN
通讯总线分别负责身体左右侧信号传输，每条
CAN
通讯总线连接至少一个分布式处理器
。
[0009]在一种可能设计中，所述的与主处理器保持点对点通讯的高优先级执行器包括无线通讯模块和
LED
可变色指示灯或
LED
可变色指示灯模块
。
[0010]在一种可能设计中，所述高优先级传感器位于人体腰部的惯性传感器
。
[0011]在一种可能设计中，分布式处理器连接的传感器或传感器组包括位于人体小腿的惯性传感器
、
位于人体脚面的惯性传感器和力传感器；所述分布式处理器连接的执行器或执行器组包括
LED
可变色指示灯
。
[0012]在一种可能设计中，所述至少一个分布式处理器至少有一个分布式处理器为
/
或包括电机的驱动控制器；所述电机驱动控制器连接一台电机，并控制
、
检测电机运行位置
、
速度
、
温度和电流
。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一种分布式结构动力外骨骼控制方法，所述方法包括：
[0014]通过至少一个分布式处理器采集与其连接的传感器或者传感器组的数据；
[0015]所述分布式处理器根据采集到的数据以计算外骨骼部件的空间朝向和相应的控制指令；
[0016]所述分布式处理器通过
CAN
通讯总线将采集到的外骨骼的数据和
/
或计算得出的数据打包发送到主处理器；
[0017]所述主处理器接收与之点对点的高优先级传感器数据，并结合接收到的分布式传感器传输过来的数据，以计算控制指令数据；
[0018]所述主处理器将控制指令数据发出给高优先级执行器和
/
或分布式处理器以控制外骨骼部件的动作
。
[0019]在一种可能设计中，所述传感器或者传感器组包括力传感器和设置于脚面和小腿部位的惯性传感器
。
[0020]在一种可能设计中，所述分布式处理器包括身体左侧的分布式处理器和身体右侧的分布式处理器；
[0021]在一种可能设计中，所述身体左侧的分布式处理器采集左侧的传感器或者传感器组的数据并进行处理；
[0022]在一种可能设计中，所述身体右侧的分布式处理器采集右侧的传感器或者传感器组的数据并进行处理
。
[0023]在一种可能设计中，所述至少一个分布式处理器至少有一个分布式处理器为
/
或包括电机的驱动控制器；所述电机驱动控制器连接一台电机，并控制
、
检测电机运行位置
、
速度
、
温度和电流
。
[0024]在一种可能设计中，所述分布式处理器形成的控制指令包括与其连接的执行器或执行器组的控制指令
、
与其连接的
LED
可变色指示灯的控制指令和与其连接的电机的控制指令；
[0025]在一种可能设计中，所述的高优先级传感器为获取人体腰部姿态数据的腰部惯性传感器；所述的高优先级执行器包括
LED
可变色指示灯模块
、
无线通讯模块
。
[0026]在一种可能设计中，所述分布式处理器根据采集到的外骨骼的数据
、
自身计算出的数据和
/
或主处理器发送过来的数据，以更新外骨骼部件的空间朝向数据和分布式处理器相应的控制指令数据；
[0027]在一种可能设计中，所述分布式处理器发出控制指令数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于，所述系统包括主处理器
、
至少一条与主处理器相连接的负责身体一侧信息传输的
CAN
通讯总线
、
至少一个与所述
CAN
通讯总线相连接的对应位于身体一侧的分布式处理器
、
高优先级执行器
、
高优先级传感器；所述分布式处理器至少连接一个传感器或传感器组，或者所述分布式处理器至少连接一个执行器或执行器组；所述主处理器与高优先级执行器和高优先级传感器保持点对点通讯
。2.
根据权利要求1所述分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于，所述主处理器连接两条
CAN
通讯总线，每条
CAN
通讯总线分别负责身体左右侧信号传输，每条
CAN
通讯总线连接至少一个分布式处理器
。3.
根据权利要求1所述的分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于，所述的与主处理器保持点对点通讯的高优先级执行器包括无线通讯模块和
LED
可变色指示灯模块
。4.
根据权利要求1所述的分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于，所述高优先级传感器位于人体腰部的惯性传感器
。5.
根据权利要求1所述的分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于：分布式处理器连接的传感器或传感器组包括位于人体小腿的惯性传感器
、
位于人体脚面的惯性传感器和力传感器；所述分布式处理器连接的执行器或执行器组包括
LED
可变色指示灯
。6.
根据权利要求2所述的分布式结构动力外骨骼系统，其特征在于：所述至少一个分布式处理器至少有一个分布式处理器为
/
或包括电机驱动控制器；所述电机驱动控制器连接电机，并控制
、
检测电机运行位置
、
速度
、
温度和电流
。7.
一种分布式结构动力外骨骼控制方法，其特征在于，所述方法包括：通过至少一个分布式处理器采集与其连接的传感器或者传感器组的数据；所述分布式处理器根据采集到的数据以计算外骨骼部件的空间朝向和相应的控制指令；所述分布式处理器通过
...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：远也科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：