[发明专利]一种丘陵地区林果作业助力器

说明书

本发明涉及一种丘陵地区林果作业助力器，包括固定结构、测试系统、控制系统、动力系统和电源部分；固定结构包括铝合金框架、腿部固定带、脚部固定带，铝合金框架上端与腿部固定带连接，下端与脚部固定带连接；测试系统包括倾斜开关和角加速度传感器；倾斜开关、角加速度传感器及单片机固定于脚踝部位；动力系统包括舵机、柔索；单片机分别和倾斜开关、角加速度传感器、舵机连接。本发明轻便可穿脱，解决了传统丘陵山区林果作业徒步爬坡的问题，减轻了林果从业者的劳动强度，提高了林果货物运输的效率。

技术领域

本发明涉及一种丘陵地区林果作业助力器，属于农林机械加工领域。

背景技术

林果业(包括树林、园林、果木、花卉等)是农业产业结构的重要组成部分，随着我国经济的发展和农业产业结构的调整，森林覆盖率与林果种植面积越来越大，且具有极大的发展潜力。然而，我国林果树种植大都集中于丘陵山地，农业机械较难入地作业，肥料、果实、农机器具等农业货物的挪移搬运给林果农造成很大的体力消耗与身体负担，随着农村新城镇化建设的发展，农村“老龄化、空心化”现象严重，从事林果业生产的人员中老年人、女性的比例日益递增，此种人群在丘陵山地携带货物上沟爬崖实施高强度作业极易受到损伤。通常人们采用手杖助力，但是，手杖有较大的使用局限性，使用时需手持且须随时配合各种路况，不能有效地满足人们对省力和减负的要求。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种丘陵地区林果作业助力器，是一种工作平稳、劳动强度低、穿戴可靠、操作简便安全的新型林果作业人机交互助力装备。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种丘陵地区林果作业助力器，包括固定结构、测试系统、控制系统、动力系统和电源部分；

所述的固定结构包括铝合金框架、腿部固定带、脚部固定带，铝合金框架上端与腿部固定带连接，下端与脚部固定带连接；所述铝合金框架可活动套在小腿上，腿部固定带固定在膝关节下部，脚部固定带固定在踝关节上部。所述腿部固定带与脚部固定带之间竖立均匀连接有八条弹性布条；铝合金框架根据人体小腿的长度制作，框架长度可调。

所述的测试系统包括倾斜开关和角加速度传感器；所述的倾斜开关、角加速度传感器及单片机固定于脚踝部位；所述角加速度传感器为L3G4200角加速度传感器。

所述的动力系统包括舵机和柔索；所述舵机固定在铝合金框架上部；柔索上端与舵机连接且缠绕在舵机上，下端与脚部固定带连接，起到助力器工作时牵引小腿的作用。所述舵机为YYDJ-018舵机。

所述的控制系统为单片机，单片机分别和倾斜开关、角加速度传感器、舵机连接。所述单片机为89C52单片机。

所述的电源部分包括12V镍氢电池和12伏转5伏转压模块；12V镍氢电池用于为舵机供电；12伏转5伏转压模块用于为单片机及其他模块供电。

本发明还涉及一种步态控制方法，其步骤如下：

1、单片机中存储控制步态(控制步态可根据现有技术编程)；所述控制步态具体为：右脚两次抬起之间为一个步态周期，每个周期分为四个单程：①右腿弯曲抬起，②右脚伸直落地，③左腿弯曲抬起，④左腿伸直落地。在①、③过程中，右脚、左脚脚底分别与地面成负角度；②、④过程右脚、左脚分别与地面成正角度(设平踩地面时角度为零度，从左往右看，脚底绕脚踝逆时针转动为正角度，顺时针转动为负角度)。

2、利用角加速度传感器测试人体的运动状态并向单片机输出数字量，倾斜开关在正角度时向单片机的p3.0口输入高电平，在负角度时向单片机的p3.0口输入低电平；

3、单片机通过角加速度传感器输入的信号判断人体的运动状态，若输入1，则为正角度，处于①或③步态，若输入0，则为负角度，处于②或④步态；