[发明专利]一种人体与外骨骼的交互力测量方法

权利要求书

1.一种人体与外骨骼的交互力测量方法，其特征是：包含待测构件和运算组件，所述待测构件包括设于人体关节(1)外一侧的外骨骼结构(3)和应力测量构件(4)，应力测量构件(4)的表面设有应变片(5)，外骨骼结构(3)远离应力测量构件(4)的一端设有用于将外骨骼结构(3)固定在人体关节(1)另一侧肢体上的外骨骼固定座(2)；运算组件包括放大电路和测量计算模块，应变片(5)通过放大电路与测量计算模块连接；

实现交互力测量方法的步骤如下：

S1.根据需要测量的待测构件的形状、材料和参数，通过对机械结构进行仿真分析或者理论计算，在测量计算模块中预设受力点A到活动关节点B的距离L0，受力点A到应变片(5)的距离L，应力测量构件(4)的抗弯截面系数为W，应变片(5)的弹性模量E；

S2.设定所需测量的力为F，人体关节(1)转动时，在瞬时状态下，应力测量构件(4)由于驱动外骨骼结构(3)的带动产生形变，应变片(5)根据应力测量构件(4)的弯曲产生对应的弯曲，测量计算模块读取的应变片(5)的电压信号U；

S3.定义交互力F作用于外骨骼结构(3)对应力测量构件(4)产生的载荷设定为P，P根据应力测量构件(4)进行力学计算或者力学仿真分析得到P＝m(F)；

S4.在载荷P作用下，应变片(5)受到的应力为ε，电压信号U＝u(ε)，函数u由放大电路的放大参数决定，此处所受载荷P关系为P＝f(ε)，函数f由应变片(5)的固定方式以及应变片(5)自身的参数决定；

S5.根据电压信号U计算需测量的交互力F，即F＝m-1(f(u-1(U)))，根据公式F＝m-1(f(u-1(U)))以及待测构件的各参数，在测量计算模块中导入对应算法的程序和参数，并输出运算出的交互力测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种人体与外骨骼的交互力测量方法，其特征是：所述的应变片(5)设于应力测量构件(4)的上下两侧对称位置，两片应变片(5)位置上下对称以构成半桥连接。

3.根据权利要求1所述的一种人体与外骨骼的交互力测量方法，其特征是：所述的应变片(5)旁边还设有用于防止温漂的温度补偿片。

4.根据权利要求1所述的一种人体与外骨骼的交互力测量方法，其特征是：所述的交互力由人体关节(1)转矩M0提供，而交互力F＝M0/L0，同时可求得人体关节(1)转矩M0＝m-1(f(u-1(U)))*L0。