[发明专利]一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统

说明书

本发明公开了一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统，属于可穿戴设备技术领域，包括：驱动装置；助力装置，包括大腿绑带、踝关节固定件及鲍登线，大腿绑带上在位于穿戴者的前方和后方的位置均设置有固定卡扣，鲍登线包括第一鲍登线和第二鲍登线，第一鲍登线一端连接于驱动装置，另一端能够选择性连接于大腿绑带上位于穿戴者前方或后方的固定卡扣，第二鲍登线一端连接于驱动装置，另一端能够连接于踝关节固定件；检测装置，被配置为检测所述穿戴者的运动状态信息。通过对第一鲍登线的助力驱动路径的可重构布置，与第二鲍登线相配合，实现在面对相对复杂的环境时，该助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统仍能够对穿戴者进行助力。

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统。

背景技术

外骨骼机器人是一种可以让人穿戴的人机一体化的机械装置，用来增强或协助穿戴者的基体能力，目前已广泛应用于军事和医疗领域。以往对人机交互和生物力学的研究大多采用刚性外骨骼，多数刚性助行外骨骼会给下肢带来了额外的惯性矩，并且会约束穿戴者在自然状态下的运动和非驱动自由度。柔性驱动外骨骼能够将这些影响最小化，在不影响人体自然状态运动学的情况下对身体施加助力，辅助行走，提升行走效率。

目前，采用柔性驱动的外骨骼机器人通过驱动系统驱动柔性输出缆线，对穿戴者的踝关节、髋关节或膝关节进行单关节或多关节组合助力，但单一的柔性驱动路径布置只能对穿戴者在特定环境进行助力，比如平地行走，在面对多地形环境，比如上下坡、上下台阶时难以对穿戴者进行有效地助力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统，以解决现有技术中存在的只能对穿戴者在单一地形行走时的步态进行助力，无法适应相对复杂环境的问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种助力路径可重构的柔性助行外骨骼系统，包括：

驱动装置；

助力装置，包括大腿绑带、踝关节固定件及鲍登线，所述大腿绑带上在位于穿戴者的前方和后方的位置均设置有固定卡扣，所述鲍登线包括第一鲍登线和第二鲍登线，所述第一鲍登线一端连接于所述驱动装置，另一端能够选择性连接于所述大腿绑带上位于所述穿戴者前方或后方的所述固定卡扣，所述第二鲍登线一端连接于所述驱动装置，另一端能够连接于所述踝关节固定件；

检测装置，被配置为检测所述穿戴者的运动状态信息。

进一步地，所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带，所述小腿绑带上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣，所述第二鲍登线远离所述驱动装置的一端能够选择性的连接于所述小腿绑带上的所述固定卡扣或所述踝关节固定件。

进一步地，所述柔性助行外骨骼系统还包括小腿绑带，所述小腿绑带上在位于所述穿戴者后方的位置设置有所述固定卡扣；所述鲍登线还包括第三鲍登线，所述第三鲍登线一端连接于所述驱动装置，另一端连接于所述小腿绑带上的所述固定卡扣。

进一步地，所述驱动装置包括第一电机和第二电机，所述第一电机的输出端连接有第一收线盘，所述第二电机的输出端连接有第二收线盘，所述第一收线盘连接于所述第一鲍登线，所述第二收线盘连接于所述第二鲍登线。

进一步地，所述检测装置包括惯性测量单元，所述穿戴者的脚面处和大腿处均设置有所述惯性测量单元。

进一步地，所述检测装置还包括拉力测量单元，所述第一鲍登线和所述第二鲍登线远离所述驱动装置的一端均连接有一所述拉力测量单元。

进一步地，所述拉力测量单元两端均设置有连接环，其中一个所述连接环连接于所述第一鲍登线或所述第二鲍登线，另一个所述连接环可拆卸地连接于对应的所述固定卡扣或所述踝关节固定件。