[发明专利]一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置，包括：柔性助力结构、姿态测量单元和电机模组；所述柔性助力结构包括腰部固定带、柔性织带、第一膝部固定带和第二膝部固定带；还公开了一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置的控制方法，包括以下步骤：姿态测量单元采集自由腿的步态周期数据，根据获取到的步态周期数据生成需要电机模组电机旋转的速度曲线，当检测到自由腿进入支撑相后助力开始，电机模组根据预先生成的速度曲线控制电机的旋转从而控制柔性织带的伸缩，带动受助腿完成一个助力时长内的活动。本发明安装简单，穿戴方便，最大限度地降低了设备重量，从而降低了穿戴者的额外负重，增强了助力效果。

技术领域

本发明涉及助力机构技术领域，更具体的说是涉及一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置及其控制方法。

背景技术

俗语言“人老先老腿”，越来越多的老年人面临着迈腿障碍，从而影响日常的行走运动。利用可穿戴行走助力外骨骼可以降低老年人的迈腿负担，然而这类外骨骼系统往往包含成对的电池、电机、驱动电路以及作动机构(柔性织带或鲍登线)等多个设备，较为沉重，在实现辅助行走的同时也为老年人带来额外的负担。

考虑到老年人往往某单腿行走障碍严重，尤其轻度偏瘫患者，行走中表现为跛脚状态，可见老年人对助力的是受制的单侧腿需求较高。

因此，提供一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置及其控制方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置及其控制方法，解决了对单侧腿活动受限的患者提供适配的助力装置的需求问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置，穿戴于单侧腿活动受限制的患者身上，其中，活动受限制的一条腿为受助腿，活动未受限制的一条腿为自由腿，包括：柔性助力结构、姿态测量单元和电机模组；

所述柔性助力结构包括腰部固定带、柔性织带、第一膝部固定带和第二膝部固定带；

所述姿态测量单元，通过所述第一膝部固定带固定在穿戴者的所述自由腿上，用于采集自由腿的步态周期数据；

所述电机模组通过所述腰部固定带固定在穿戴者受助腿一侧的腰部，且所述电机模组与所述柔性织带的一端相连，所述柔性织带的另一端与所述第二膝部固定带相连，所述第二膝部固定带穿戴在穿戴者的受助腿的膝盖部位；

所述电机模组用于接收所述姿态测量单元所采集到的步态周期数据，并根据所采集到的步态周期数据调整转速控制所述柔性织带的伸缩。

优选的，还包括电源组件，所述电源组件与所述电机模组电连接，通过所述腰部固定带安装在穿戴者腰部。

优选的，所述姿态测量单元与所述电机模组通过无线通信方式实现信息的传递。

一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置的控制方法，包括以下步骤：

S1.将姿态测量单元通过第一膝部固定带固定在穿戴者的自由腿上，将电机模组通过腰部固定带固定在穿戴者受助腿一侧的腰部，柔性织带的一端安装在所述电机模组上，另一端与第二膝部固定带固定连接，所述第二膝部固定带穿戴于穿戴者受助腿的膝部；

S2.姿态测量单元采集自由腿的步态周期数据，根据获取到的步态周期数据生成需要电机模组电机旋转的速度曲线，并发送至所述电机模组，步态周期数据包括在受助腿所需受到助力的助力时长和一个助力时长内自由腿摆动的姿态角度；其中，一个助力时长为自由腿从进入摆动相的时刻到进入支撑相的时刻之间的间隔时间；

S3.将检测到自由腿进入支撑相作为助力标志，当检测到助力标志后助力开始，电机模组根据预先生成的速度曲线控制电机的旋转从而控制所述柔性织带的伸缩，带动受助腿完成一个助力时长内的活动。