[发明专利]一种穿戴式登山助力机器人及其助力控制方法

说明书

本发明涉及一种穿戴式助力机器人，特别是一种穿戴式登山助力机器人，包括：穿戴式机械外骨骼，在每个步态周期中该穿戴式机械外骨骼的同侧髋关节主动输出屈曲方向助力矩，而非同侧髋关节则同步的主动输出伸展方向助力矩；惯性测量单元，在每个步态周期中测量人体双腿的髋关节角度值、角速度值；微处理器，在每个步态周期中根据惯性测量单元的反馈值得到步行相角，从而通过建立映射模型得到步行相角与参数化助力曲线的函数关系，然后由微处理器输出PWM驱动信号控制穿戴式机械外骨骼的髋关节主动输出参数化助力曲线对应的助力矩。同时，本发明还设计一种助力控制方法。本发明解决了“登山助力在线调节”的技术问题，优化登山助力体验。

技术领域

本发明涉及一种穿戴式助力机器人，特别是一种穿戴式登山助力机器人，以及一种穿戴式登山助力机器人的助力控制方法。

背景技术

随着登山旅游业的发展，登山辅助装备也日益增多，其目的主要是帮助旅客能够在登山过程中减少体力过度消耗，降低旅客下肢关节损耗，提升在登山欣赏风景时候的整体体验。

例如，申请号CN201810679111.8的中国发明专利申请文件中所记载的一种四作用力系登山辅助带，包括左肩带、右肩带、连接松紧带、股二头肌托带、锁紧环，左肩带和右肩带的前面下方固定有带扣，带扣用于连接股二头肌托带；左肩带和右肩带的后面上方通过所述连接松紧带连接；使用时，左肩带、右肩带分别穿入左肩、右肩，股二头肌托带中部紧贴在臀部下方的股二头肌部位，股二头肌托带从位于腹部的锁紧环中穿出后，两端分别连接在两个带扣中。本发明通过左肩对左肩带的支撑力，右肩对右肩带的支撑力，股二头肌托带对左臀部下方股二头肌的支撑力，股二头肌托带对右臀部下方股二头肌的支撑力，形成四作用力系，促使大腿后面的二头肌分担前面的四头肌的工作，就会感觉登山、上楼梯时比较轻松了。

申请号CN201910526884.7的中国发明专利申请文件中所记载的一种登山辅助工具，包括第一辅助板和第二辅助板，所述第一辅助板和第二辅助板之间还设有第一活动装置和第二活动装置，所述第一辅助板和第二辅助板之间通过卡轴转动连接，所述第一活动装置包括第一支撑杆，所述第一支撑杆的一端转动连接在卡轴上，所述第一支撑杆背离卡轴的一端固定连接有第一弧形管，所述第一弧形管通过第一连接板固定连接有第二弧形杆。本发明在缓冲气囊膨胀的时候，第一辅磁石慢慢的靠近第一主磁石的一侧，之间会产生排斥力，当膝盖弯曲的时候该排斥力会起到支撑身体重量的作用，从而减少对膝盖承重的负担，当身体向上移动的时候排斥力会产生向上的支撑力，同时可以对膝盖起到减负的作用。

申请号CN201710568278.2的中国发明专利申请文件中所记载的一种登山助力装置，包括有脚套、底板和支撑板，所述底板分设前底板与后底板，所述脚套设置在前底板上，前底板后端铰接后底板前端，后底板后端铰接下支撑板下端，下支撑板上端两侧设有左右连接板，连接板上设有滑槽，上支撑板上端铰接有大腿上套环，上支撑板下端两侧设有左右连接杆，连接杆外端铰接有大腿下套环，所述下支撑板通过连接板转动设置在连接杆上，且连接板通过滑槽可在连接杆上上下移动，所述左右连接杆上套接有扭簧，扭簧一端固定在上支撑板上，扭簧另一端固定在下支撑板上。本发明减少登山时膝关节的负荷，使登山更加省力。

现有产品目前存在的问题如下：

(1)现有登山助力辅助装置主要通过被动机构(扭簧、弹性织带、磁铁排斥力)通过能量存储释放的形式起到登山助力作用，虽然机构相对简单，但是助力值均不大，难以起到明显助力效果，且能量存储过程必须在人体下肢关节肌力运动做负功的时候，如果触发能量存储的时机不对容易对人体造成额外负担。