[发明专利]下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人

说明书

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。

技术领域

本发明属于外骨骼机器人领域，尤其涉及一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人。

背景技术

下肢助力外骨骼机器人是一种新型的可穿戴式智能设备，它将机械系统的“体力”和人类的“智力”集成到一个系统中，机械系统成为人身体的一部分，这样穿戴者就能够完成仅凭人体自身条件无法完成的任务，提高人体的运动能力和负重能力。

现有的下肢助力外骨骼机器人，一般只能控制外骨骼的行走与暂停，对于步行过程中的中间相位没有做处理，没根据环境交互等实时情况进行行走状态调整与切换，如从左脚着地到右脚离地等过程的判断。这样人穿戴行走若没有及时转移重心会很容易摔倒。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法及外骨骼机器人，旨在解决现有的外骨骼机器人对于步行过程中的中间相位没有做处理，没根据环境交互、穿戴行走时容易摔倒的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法，包括：

一种下肢助行外骨骼机器人的控制方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；