[实用新型]一种外骨骼机器人

说明书

本实用新型公开了一种外骨骼机器人，包括外骨骼机器人本体和传感器；外骨骼机器人本体包括上部支撑结构、髋部杆件、大腿杆件、小腿杆件、足部构件、髋关节、膝关节、踝关节；传感器包括检测足底压力的薄膜应变片传感器、检测关节角度的编码器、检测关节处力/力矩的力传感器、检测运动速度/加速度的姿态传感器、检测肌肉张力的电容式传感器，还设有连接绑带，连接绑带上固定与人体皮肤非接触的电容式传感器，电容式传感器包括至少一个电极贴片；该外骨骼机器人本体上布置的传感器能够较准确的获取人体运动时的各个参数。

技术领域

本实用新型涉及外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种外骨骼机器人。

背景技术

经过近数十年的发展，对外骨骼机器人技术领域的研究已取得了长足进步，并获得了一些重要成果，其为外骨骼的产业应用提供了参考。目前的很多外骨骼系统，比如穿戴式外骨骼机器人，虽然实现了简单的功能性的动作，但远远未能达到人体的使用需求。

由于人体运动具有很强的自主性，自由度高，信息复杂，动作多样，而为了实现良好的辨识与预测，则需要具有传感器的感知系统能较大程度反映出系统状态，辨识延时小，预测精度高，计算复杂度低。但目前在人体运动预测方面，对人体与外骨骼耦合信息的研究较为匮乏，特别是对人体与外骨骼之间的信息获取与信息处理，并基于耦合信息估计与预测人体运动等问题较为突出，例如，穿戴式外骨骼机器人目前的生物信号检测停留在对神经元信号、肌电信号、关节运动信息、压力等特定的、单一模态的生物信号检测，尤其是神经元的信号和肌电信号个体差异极大，此外传感器本身也非常昂贵。另外，基于脑信号获取运动意图，虽然其全局性强同时信号无滞后，但就目前的科技水平来说，脑信号特征提取及解码技术仍不成熟，如此一来，其获取意图的准确性较低；基于肌电信号获取运动意图，虽然其信号无滞后，但由于测量肌电信息的传感器是根据肌肉活动时皮肤表面传送的微弱电流信号或肌肉的软硬程度来推断人的行为意识，传感器表面电极放置位置、人体汗液以及体温变化等不确定因素将影响所获取信息的稳定性和准确性。

目前，国内外的一些单位或企业均投入大量精力来研究外骨骼机器人相关的技术，比如，日本HAL外骨骼采用能检测脑电信号和肌电信号等生物传感器来获取穿戴者的运动意图，然而这类信号通常比较微弱，对环境变化十分敏感，因此采集难度较大，采集质量不高，这在一定程度上限制了HAL外骨骼在复杂环境下的工作能力。

因此，如何提供一种能够更加准确获取人体运动时的各个数据的外骨骼机器人便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种外骨骼机器人，包括外骨骼机器人本体和安装于所述外骨骼机器人本体上的传感器；

所述外骨骼机器人本体包括上部支撑结构和下肢结构，所述下肢结构对称设于所述上部支撑结构下方的左右两侧，所述上部支撑结构包括背架，所述下肢结构包括髋部杆件、大腿杆件、小腿杆件、足部构件，所述髋部杆件连接所述背架，还包括连接所述髋部杆件与所述大腿杆件的髋关节、连接所述大腿杆件与所述小腿杆件的膝关节、连接所述小腿杆件与所述足部构件的踝关节；

所述传感器包括用于检测足底压力的薄膜应变片传感器，所述薄膜应变片传感器安装于所述足部构件的鞋内，还包括用于检测左右髋膝关节处关节角度的编码器，所述左右髋膝关节处分别安装所述编码器，还包括用于检测左右髋膝关节处力/力矩的力传感器，所述左右髋膝关节处分别安装所述力传感器，还包括用于检测运动速度/加速度的姿态传感器，左右所述小腿杆件、左右所述大腿杆件和所述背架分别安装所述姿态传感器，还包括用于检测左右大腿杆件和左右小腿杆件处肌肉张力的电容式传感器，所述左右大腿杆件和所述左右小腿杆件上分别设有连接绑带，每个所述连接绑带上固定有与人体皮肤非接触的所述电容式传感器，每个所述电容式传感器包括至少一个电极贴片。

作为优选，所述电极贴片固定安装于所述连接绑带的内表面上，所述电极贴片背离所述内表面的一侧设有一层硅橡胶；

或者，所述电极贴片固定安装于所述连接绑带的内表面和外表面之间。