[发明专利]一种外骨骼助力检测装置及其评价方法

说明书

本发明提供一种外骨骼助力检测装置及其评价方法，包括：固定装置和传感器模块，所述固定装置包括弧形固定单元和柔性固定单元，所述弧形固定单元与所述柔性固定单元相互连接；所述传感器模块设置在所述弧形固定单元上，本发明主要利用多个传感器结合传感器的布置方式直接采集人体的运动和压力数据，从而可直接计算出外骨骼对髋关节的助力效率。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，具体而言，尤其涉及一种外骨骼助力检测装置及其评价方法。

背景技术

外骨骼是一种根据穿戴者的运动意图自动为人体关节动作提供助力的智能化装置，其在助老助残、医疗康复以及国防安全等领域具有广阔的应用前景。

现阶段，针对外骨骼的研究主要集中于仿生学结构设计与分析、人体运动感知与判别、人机耦合三大方面，缺乏对外骨骼助力效果评价的有效方法研究。

在现有文献中，外骨骼助力效果一般采用间接测量法进行评价，该方法是在执行相同任务时，分别测量穿戴外骨骼和不穿戴外骨骼两种情况下对应的人体综合生理信息或外骨骼灵敏度等性能指标，并根据该指标数据对外骨骼的助力效率进行评价；由于穿戴者因个体差异及其他环境因素影响，很难确保人体综合生理信息或外骨骼灵敏度的测量准确性，该方法的有效性也受到了一定限制。

因此，需要设计一种外骨骼助力检测装置及其评价方法。

发明内容

根据上述提出现有的外骨骼助力效果一般采用间接测量法进行评价的技术问题，而提一种外骨骼助力检测装置及其评价方法。本发明主要利用多个传感器结合传感器的布置方式直接采集人体的运动和压力数据，从而可直接计算出外骨骼对髋关节的助力效率。

本发明采用的技术手段如下：

一种外骨骼助力检测装置，其特征在于，包括：固定装置和传感器模块，所述固定装置包括弧形固定单元和柔性固定单元，所述弧形固定单元与所述柔性固定单元相互连接；所述传感器模块设置在所述弧形固定单元上。

进一步地，所述弧形固定单元包括Ⅰ型弧形架和Ⅱ型弧形架，所述Ⅰ型弧形架设置在所述Ⅱ型弧形架的外弧面上；所述Ⅰ型弧形架的外弧面设有传感器固定块，所述传感器固定块的两侧设有传感器定位槽Ⅰ，所述Ⅰ型弧形架的外弧面还设有惯性传感器固定平台，所述Ⅰ型弧形架的内弧面两侧设有对称的传感器固定凸台，所述传感器固定凸台上设有传感器定位槽Ⅱ；所述Ⅱ型弧形架上设有与所述传感器固定凸台相匹配的传感器固定凸台嵌合结构，所述固定凸台嵌合结构的对侧还设有所述传感器定位槽Ⅱ，所述Ⅱ型弧形架的两侧设有柔性单元安装挂耳。

进一步地，所述传感器模块包括惯性测量单元和压力传感器，所述惯性测量单元安装在所述惯性传感器固定平台上，所述压力传感器的数量为6个，6个所述压力传感器分别安装在所述传感器定位槽Ⅰ和所述传感器定位槽Ⅱ上。

进一步地，所述传感器固定块的下端设有矩形限位槽，所述矩形限位槽内设有连接板，所述连接板为前端面呈弧形的T型板，所述连接板上设有Ⅰ型支座和Ⅱ型支座，所述Ⅰ型支座和所述Ⅱ型支座分别设置在所述传感器固定块的两端并对所述压力传感器的位置进行限制；所述Ⅱ型弧形架的内弧面连接有压板，所述压板对所述传感器定位槽Ⅱ上的所述压力传感器的位置进行限制。

进一步地，所述Ⅰ型弧形架、所述Ⅱ型弧形架和所述压板在所述传感器定位槽Ⅱ所对应位置的上下两端设有限位导柱安装孔，所述Ⅰ型弧形架、所述Ⅱ型弧形架和所述压板通过所述限位导柱固定。

进一步地，所述柔性固定单元包括绑带和柔性垫，所述绑带与所述柔性单元安装挂耳相连，所述柔性垫与所述Ⅱ型弧形架的内弧面相连。

一种根据权利要求1-6任一项所述的一种外骨骼助力检测装置的助力评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：通过多体动力学建模方法，建立人体下肢的动力学方程；