用于下肢运动训练的外骨骼机器人及其运动控制方法技术

本发明专利技术涉及了一种用于下肢运动训练的外骨骼机器人及其运动控制方法。本机器人包括支撑平衡架、外骨骼机械腿、跑步机和控制系统四部分组成。运动控制方法提供两种模式，分别为被动步行运动和主动步行运动模式：被动步行运动模式下，控制机器人带动操作者完成特定的运动或以正确的生理学步态轨迹运动；主动步行运动模式下，机器人抑制操作者有限的异常运动，直接修正或通过自适应控制器产生操作者期望的步态训练轨迹，间接实现机器人提供步行运动辅助力、阻抗力的目的。本发明专利技术能够提高人体肢体运动能力，辅助人进行行走运动，降低人在负重或长时间行走情况下的运动强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。主要用于人体下肢运动信息检测及下肢运动助力的外骨骼机器人装置。
技术介绍
随着科学技术的进步、生活水平的提闻和生活节奏的日益加快，人们在孚受:着各种高科技工具所帯来的便利的同时，忽视了体育锻炼的必要性，越来越多的年轻人的身体体质在不断地下降。另ー方面，我国和世界上许多国家一祥，正在步入老龄化社会，行动不便的老年人占据的比重也越来越大。因此，非常有必要去研究开发ー种提高人体肢体运动机能的助力装置，帮助人们进行下肢运动训练，增强身体体质，。下肢外骨骼机器人是类似人体外骨骼一祥的装置，它能被操作者穿在身上，带动人体髋关节、膝关节和踝关节进行和人体行走保持一致的运动，这种行走助力机构不但有简单的机械助力功能，而且能帮助使用者維持行走平衡。目前国内外许多研究人员在开展下肢外骨骼机器人的研究工作，但这些外骨骼机械腿训练动作种类比较少，动作范围具有局限性，运动幅度较小，多数忽略了操作者下肢的主动运动意图，缺乏运动信息的实时反馈，在操作的稳定性、安全性和真实感上有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种，提高人体肢体运动能力，并引入操作者主动运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于下肢运动训练的外骨骼机器人，包括支撑平衡架（1）、外骨骼机械腿（2）、跑步机（3）和控制系统，其特征在于：所述支撑平衡架（1）下端与跑步机固接；所述外骨骼机械腿（2）固定于支撑平衡架（1）中部，其足底与跑步机（3）跑带接触；所述控制系统联接跑步机（1）和外骨骼机械腿（2）；使用者穿戴上外骨骼机械腿（2），通过控制系统的控制，在跑步机（3）上进行运动训练。

【技术特征摘要】
1.一种用于下肢运动训练的外骨骼机器人，包括支撑平衡架(I)、外骨骼机械腿(2)、跑步机(3)和控制系统，其特征在于所述支撑平衡架(I)下端与跑步机固接；所述外骨骼机械腿(2)固定于支撑平衡架(I)中部，其足底与跑步机(3)跑带接触；所述控制系统联接跑步机(I)和外骨骼机械腿(2);使用者穿戴上外骨骼机械腿(2)，通过控制系统的控制，在跑步机(3)上进行运动训练。2.根据权利要求1所述的用于下肢运动训练的外骨骼机器人，其特征在于所述的外骨骼机械腿(2)有2条，每条机械腿都包含有髋关节、膝关节和踝关节三个关节，每个关节各有I个自由度，均为转动连接；在每个关节处安装有线性驱动器(4)和角度传感器(6)，在线性驱动器(4)的后方安装一维拉压力传感器(5)。3.根据权利要求1所述的用于下肢运动训练的外骨骼机器人，其特征在于所述的控制系统包括工控机(14)、数据采集卡(12)、运动控制卡(13)、人机界面(15)、串口(8)、信号处理电路(9 )，伺服驱动器(10 )和驱动电路(11);所述外骨骼机械腿(2 )中的限位开关(7 )、力传感器(5 )和角度编码器(6 )将信号送入信号处理电路(9 )，处理完后的数据通过数据采集卡(12)与工控机(14)传输；串口(8)在跑步机(3)的头部，跑步机指令和跑步机速度通过串口(8)与工控机(14)进行传输；线性驱动器(4)的伺服控制量和电机编码器信号通过伺服驱动器(10)和驱动电路(11)与运动控制卡(13)连接，然后将运动控制卡(13)产生的信号与工控机(14)连通；人机界面(15)在工控机(14)上显示。4.一种用于下肢运动训练的外骨骼机器人运动控制方法，采用根据权利要求1所述的用于下肢运动训练的外骨骼机器人进行运动训练，其特征在于针对操作者的不同意愿，所述的下肢运动训练包括被动步行运动和主动步行运动两种工作模式。5.根据权利要求4所述的用于下肢运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈林勇，吴静文，文忠，钱晋武，章亚男，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：