下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110721055A(43)申请公布日2020.01.24(21)申请号201910987193.7(22)申请日2019.10.17(71)申请人深圳市迈步机器人科技有限公司地址518000广东省深圳市南山区粤海街道高新区社区高新南七道20号深圳国家实验室大楼B502(72)发明人胡广叶晶陈功王宇谦吴诚张旭张悦任岭雪(74)专利代理机构深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙)44312代理人鲍竹(51)Int.Cl.A61H3/00(2006.01)A61B5/107(2006.01)A61B5/103(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人(57)摘要本发明提供了一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人，其中，控制方法，包括：检测腿部关节的角度；检测外骨骼机器人和用户的整体的质心的位置；检测步行过程中足底的压力，包括右腿足底承受的第一压力F1以及左腿足底承受的第二压力F2；当所述质心的位置、所述腿部关节的角度和所述足底的压力满足预设条件时，控制所述下肢助行外骨骼机器人按照预定的步态相位顺序切换步态相位。本发明通过检测腿部关节角度以及人体姿态变换，使助行外骨骼机器人能够根据用户的具体运动情况对腿部进行驱动，实现准确的步态切换，提高助行外骨骼机器人对人体的配合度和穿戴者运动的灵活性。CN110721055ACN110721055A权利要求书1/2页1.一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，包括：检测腿部关节的角度；检测外骨骼机器人和用户的整体的质心的位置；检测步行过程中足底的压力，包括右腿足底承受的第一压力F1以及左腿足底承受的第二压力F2；当所述质心的位置、所述腿部关节的角度和所述足底的压力满足预设条件时，控制所述下肢助行外骨骼机器人按照预定的步态相位顺序切换步态相位。2.如权利要求1所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，特征在于，所述质心的位置为：所述质心在行走的平面上的实时投影坐标。3.如权利要求1所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，所述步态相位包括如下，且切换时按照如下顺序依次切换并循环；相位2：左腿支撑，右腿摆动；相位3：双腿支撑，右腿在前；相位4：右腿支撑，左腿摆动；相位5：双腿支撑，左腿在前。4.如权利要求3所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，当F1-F0≤A，且根据所述腿部关节的角度判断右腿向前弯曲时，控制所述下肢助行外骨骼机器人由相位2切换至相位3；当F2-F0≤A，且根据所述腿部关节的角度判断左腿向前弯曲时，控制所述下肢助行外骨骼机器人由相位4切换至相位5；其中，F0为腿处于摆动态下，预设的足底所承受的压力阈值，A为预设的步态压力差阈值，A＞0。5.如权利要求3所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，以两腿连线的中点为参考点，当所述质心的位置偏离所述参考点在设定的阈值B内，且根据所述腿部关节的角度判断右腿向前弯曲时，控制所述下肢助行外骨骼机器人由相位3切换至相位4；当所述质心的位置偏离所述参考点在设定的阈值B内，且根据所述腿部关节的角度判断左腿向前弯曲时，控制所述下肢助行外骨骼机器人由相位5切换至相位2。6.如权利要求3所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，当所述质心的位置、所述腿部关节的角度和所述足底的压力满足预设条件时，控制所述下肢助行外骨骼机器人按照预定的步态相位顺序切换步态相位，之前还包括：检测当前的步态相位，所述步态相位还包括：相位1：双腿支撑，站立；相位6：双腿支撑，坐姿。7.如权利要求6所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，以两腿连线的中点为参考点，当所述质心的位置偏离所述参考点在设定的阈值C内，且根据所述腿部关节的角度判断两腿弯曲角度为0时，判断当前相位为相位1。8.如权利要求6所述的下肢助行外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，所述相位1与所述相位6之间的切换，以及所述相位1和所述相位5之间的切换，是由外部设备控制切换。2CN110721055A权利要求书2/2页9.一种外骨骼机器人，包括腰部、与所述腰部连接的腿部，以及与所述腿部连接的鞋部，其特征在于，所述腰部连接所述腿部的关节处、以及所述腿部的大腿、小腿之间的关节处均设置有角度检测传感器和驱动机构，所述鞋部设置有压力传感器；所述角度检测传感器，用于检测所述腿部关节的角度；并根据所述角度和人机整体的质量计算质心的位置；所述压力传感器用于检测步行过程中足底的压力，包括右腿足底承受的第一压力F1以及左腿足底承受的第二压力F2；所述驱动机构，用于当所述质心的位置、所述腿部关节的角度和所述足底的压力满足预设条件时，控制所述下肢助