[发明专利]一种脚踝助力外骨骼的控制方法

权利要求书

1.一种脚踝助力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述脚踝助力外骨骼，包括：控制器、通讯设备、语音交互组件、电源组件、鞋底板组件、压力传感器、内/外翻自由度电机组件、背/跖屈自由度电机组件和小腿固定杆组件；

所述小腿固定杆组件包括小腿固定杆、小腿伸缩杆、伸缩调节旋钮、小腿绑腿杆和小腿挡板；所述小腿伸缩杆的端部穿设在所述小腿固定杆内部，并且可以沿所述小腿固定杆轴向滑动；所述伸缩调节旋钮设置在所述小腿固定杆侧边，用于调节所述小腿固定杆和所述小腿伸缩杆的相对位置；所述小腿绑腿杆的一端与所述小腿固定杆远离所述小腿伸缩杆的端部固定连接，另一端与所述小腿挡板固定连接；所述电源组件设置在所述小腿固定杆的侧边；

所述鞋底板组件包括鞋底板、双侧挡板和后挡板；所述双侧挡板相对设置在所述鞋底板的侧边；所述后挡板设置在所述鞋底板的端部；所述压力传感器设置在所述鞋底板的底部；

所述内/外翻自由度电机组件包括内/外翻电机、安装底座和转动件；所述安装底座固定在所述鞋底板侧边；所述内/外翻电机设置在所述安装底座上；所述内/外翻电机的输出轴平行于所述鞋底板的开设方向；所述转动件套设在所述内/外翻电机的输出轴上并且随所述内/外翻电机的输出轴转动；所述控制器、所述通讯设备和所述语音交互组件均设置在所述转动件的侧边；

所述背/跖屈自由度电机组件包括背/跖屈电机、安装支架和转动盘；所述安装支架与所述转动件的端部固定连接；所述转动盘转动设置在所述安装支架上；所述背/跖屈电机设置在所述安装支架侧边；所述背/跖屈电机的输出轴垂直于所述鞋底板的开设方向；所述转动盘套设在所述背/跖屈电机的输出轴上并且随所述背/跖屈电机的输出轴转动；所述小腿伸缩杆的端部与所述转动盘的侧边固定连接；

所述控制器分别与所述通讯设备、所述语音交互组件、所述电源组件、所述压力传感器、所述背/跖屈自由度电机和所述内/外翻自由度电机电连接；

当穿戴者穿戴所述脚踝助力外骨骼时，所述小腿固定杆组件固定在所述穿戴者的小腿位置；所述鞋底板组件固定在所述穿戴者的脚部位置；所述内/外翻自由度电机组件和所述背/跖屈自由度电机组件对应于所述穿戴者的脚踝位置；

当所述脚踝助力外骨骼对所述穿戴者实施助力时，所述控制器驱动所述背/跖屈自由度电机组件和/或所述内/外翻自由度电机组件转动，带动所述穿戴者的脚部进行背屈、跖屈、外翻、内翻、背屈外翻、背屈内翻、跖屈外翻或跖屈内翻运动；

所述方法包括：

获取第一交互信号，并依据所述第一交互信号确定所述脚踝助力外骨骼调用的第一目标电机，其中，所述第一目标电机为所述背/跖屈电机或所述内/外翻电机；

获取装配有所述脚踝助力外骨骼的所述穿戴者的脚踝的第一当前姿态，并依据所述第一交互信号和所述第一当前姿态确定第一期望力矩轨迹；具体地，依据所述第一交互信号确定所述脚踝期望达到的终点姿态以及与所述第一交互信号对应的完整力矩轨迹；获取所述脚踝助力外骨骼的动态参数和静态参数，并依据所述动态参数、所述静态参数、所述第一当前姿态和所述完整力矩轨迹确定对所述脚踝助力外骨骼进行重力补偿的力矩补偿轨迹；其中，所述动态参数为非预设值，包括装配有所述脚踝助力外骨骼的所述穿戴者的小腿和脚部的重量；所述静态参数为预设值，包括所述脚踝助力外骨骼的长度、所述脚踝助力外骨骼的重心位置和所述脚踝助力外骨骼的重量；依据所述第一当前姿态、所述终点姿态、所述完整力矩轨迹和所述力矩补偿轨迹确定所述第一期望力矩轨迹；

依据所述第一期望力矩轨迹确定所述第一目标电机的当前输出功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述第一期望力矩轨迹确定所述第一目标电机的当前输出功率的步骤，包括：

获取第二交互信号，并依据所述第二交互信号确定所述脚踝助力外骨骼调用的第二目标电机，其中，所述第二目标电机为所述背/跖屈电机或所述内/外翻电机；

获取所述脚踝的第二当前姿态，并依据所述第二交互信号和所述第二当前姿态确定第二期望力矩轨迹；

当所述第二目标电机与所述第一目标电机不同时，则依据所述第二期望力矩轨迹确定所述第二目标电机的当前输出功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述第二目标电机与所述第一目标电机相同，并且所述第二期望力矩轨迹与所述第一期望力矩轨迹不同时，则依据所述第二期望力矩轨迹确定所述第一目标电机的当前输出功率。