[发明专利]一种引导下肢外骨骼机器人行走智能拐杖的检测电路

说明书

本发明涉及一种引导下肢外骨骼机器人行走智能拐杖的检测电路，包括供电电路，其还包括主控单元、压力传感器电路、无线通讯电路和陀螺仪电路；主控单元分别与供电电路、压力传感器电路、无线通讯电路和陀螺仪电路相连接，其中,压力传感器电路，设置在智能拐杖的底部，并用于检测智能拐杖与地面的接触压力；陀螺仪电路，用于检测智能拐杖接触地面的倾角；主控单元，用于接收压力传感器电路的压力信号和陀螺仪电路的角度信号，并经分析运算后判断出人体的步态信息；无线通讯电路，用于将步态信息发送至外部的外骨骼机器人，外骨骼机器人穿戴在人体上。本发明有效提高了外骨骼机器人穿戴者的人机协同，使其行走起来更加稳定和安全。

技术领域

本发明涉及下肢外骨骼助力机器人领域，尤其涉及一种引导下肢外骨骼机器人行走的智能拐杖的检测电路。

背景技术

以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。

下肢外骨骼助力机器人在康复、户外行走等领域可以发挥非常重要的作用。另外，随着全球老龄化社会的加深，外骨骼不仅可以帮助一些老年人解决体力较差、行走不便的问题，也可以帮助一些丧失行走能力的人恢复部分的行走能力。对于下肢不能行走的残疾人，以自主辅助行走为目的，通过智能拐杖的检测捕捉人体运动意图,将人的控制意图引入到外骨骼控制中,即“人在环中”，用于引导下肢外骨骼机器人辅助穿戴者助力行走。此外，融于了智能检测电路的下肢外骨骼智能拐杖，增加外骨骼穿戴者协同行走的安全性，方便可靠。

目前，有关外骨骼行走控制引导用的智能拐杖公开的专利有以下几项：申请号为201510206931.1的“一种外骨骼使用的控制拐杖”，通过压力传感器检测使用者重心位置，控制外骨骼防止使用者摔倒的智能拐杖，注重外骨骼稳定控制的检测信息，但未公开检测电路。申请号为201420297024.3的“具有拐杖的步态装置”，将拐杖作为一种辅助支撑装置，未涉及具体检测电路完成人机交互信息的检测；申请号为201210098831.8的“一种基于智能拐杖的老年人辅助系统”，根据各传感器信息反馈，偏重于老年人日常生活信息搜集与危险报警，上述专利所述智能拐杖均采用各传感器检测使用者相关信息，从而实现辅助人体行走。由于人体行走随意性较大，人穿戴外骨骼完成协同行走，如何将下肢机能衰减或下肢残障人士的行走意图引入到外骨骼辅助行走的控制中难度较大。上述专利未将检测人体姿态与重心位置相结合，侧重于人体失稳检测，对外骨骼行走的智能引导控制方式及行走的稳定性，存在局限性。本发明引入一种智能拐杖的检测电路，可有效捕捉外骨骼机器人穿戴者的运动意图，检测人体步行状态信息，进一步交互为穿戴者与外骨骼的协同控制信息，即将人引入到控制回路中，即“人中环中”，提供一种实时的人机信息交互的手段。

发明内容

为解决现有智能拐杖对外骨骼行走的智能引导控制方式及行走的稳定性存在局限性的固有问题，提出一种引导下肢外骨骼机器人行走的智能拐杖的检测电路。

本发明提供的引导下肢外骨骼机器人行走智能拐杖的检测电路，包括供电电路，其还包括主控单元、压力传感器电路、无线通讯电路和陀螺仪电路；所述主控单元分别与所述供电电路、压力传感器电路、无线通讯电路和陀螺仪电路相连接，其中,

所述压力传感器电路，设置在智能拐杖的底部，并用于检测所述智能拐杖与地面的接触压力；

所述陀螺仪电路，用于检测所述智能拐杖接触地面的倾角；

所述主控单元，用于接收所述压力传感器电路的压力信号和陀螺仪电路的角度信号，并经分析运算后判断出人体的步态信息；

所述无线通讯电路，用于将所述步态信息发送至外部的外骨骼机器人，所述外骨骼机器人穿戴在人体上。

优选地，还包括与所述主控单元相连接的系统状态指示电路、用户操作按键电路和USB连接电路，所述系统状态指示电路用于对所述主控单元的运行状态进行指示；所述用户操作按键电路用于从外部输入启动或关闭信号至所述主控单元；所述USB连接电路与外部的USB存储设备相连接。