[发明专利]具有人体运动检测功能的外骨骼机器人系统及控制方法

摘要

具有人体运动检测功能的外骨骼机器人系统及控制方法，它涉及一种外骨骼机器人系统及控制方法，以解决现有的外骨骼助力机器人往往针对平地行走这一典型步态，适用性差，以及不能正确判断人体运动意图的需求，不能使外骨骼机器人和人体之间保持运动的协调，复杂路面难以实现良好的助力效果的问题，它包括上体背部、左腿和右腿，左腿和右腿分别包括髋部驱动系统、大腿驱动系统和小腿穿戴系统；上体背部包括背部支架；上体背部还包括肩带，每个大腿驱动系统还包括大腿捆绑带，每个小腿穿戴系统还包括脚部捆绑带、上胶垫、下胶垫、脚后跟板，所述外骨骼机器人系统还包括传感检测控制系统。本发明用于助力行走和人体运动姿态的检测控制。

主权项

具有人体运动检测功能的外骨骼机器人系统，它包括上体背部(A)、左腿和右腿，左腿和右腿分别包括髋部驱动系统(B)、大腿驱动系统(C)和小腿穿戴系统(D)；上体背部(A)包括背部支架(3)；每个大腿驱动系统(C)包括膝关节齿轮箱体(38)；每个小腿穿戴系统(D)包括鞋底(72)；其特征在于：上体背部(A)还包括肩带(81)，每个大腿驱动系统(C)还包括大腿捆绑带(89)，每个小腿穿戴系统(D)还包括脚部捆绑带(84)、上胶垫(83)、下胶垫(87)、脚后跟板(91)，所述外骨骼机器人系统还包括传感检测控制系统；所述传感检测控制系统包括工控计算机、后背薄膜压力传感器(88)、两个脚后跟薄膜压力传感器(90)、两个接触力传感装置(82)、两个肩带拉力传感装置(86)和三个脚底薄膜压力传感器(85)；每个接触力传感装置(82)包括本体(82‑1)、两个立板(82‑2)和四个应变片(82‑3)，本体(82‑1)呈[形，本体(82‑1)的相对的两个侧臂上各安装有一个立板(82‑2)，且本体(82‑1)与两个立板(82‑2)一体制成，本体(82‑1)的相对的每个侧臂和立板(82‑2)之间布置有与本体(82‑1)连接的两个应变片(82‑3)，四个应变片(82‑3)构成一个全桥电路，本体(82‑1)的主臂外侧面连接有大腿捆绑带(89)，两个立板(82‑2)插装在膝关节齿轮箱体(38)上；肩带(81)的上部横向安装有两个肩带拉力传感装置(86)，每个肩带拉力传感装置(86)包括两个连接件(86‑1)、两个插装件(86‑2)和两个薄膜压力传感器(98)，两个连接件(86‑1)之间布置有两个插装件(86‑2)，两个插装件(86‑2)插装在一起，两个插装件(86‑2)之间的一个插装件(86‑2)上安装有两个薄膜压力传感器(98)，其中一个插装件(86‑2)与其远离的连接件(86‑1)连接，剩余一个插装件(86‑2)与另一个连接件(86‑1)连接，其中一个连接件(86‑1)与肩带(81)连接，剩余一个连接件(86‑1)与背部支架(3)连接；背部支架(3)的背面上安装有后背薄膜压力传感器(88)，每个脚部捆绑带(84)连接在相对应的鞋底(72)上，每个鞋底(72)的后端安装有脚后跟板(91)，脚后跟板(91)内嵌装有两个脚后跟薄膜压力传感器(90)，两个脚后跟薄膜压力传感器(90)构成半桥电路，鞋底(72)的上表面固接有下胶垫(87)，下胶垫(87)上的前脚掌段、脚中段和脚后跟段分别布置有脚底薄膜压力传感器(85)，上胶垫(83)覆盖在三个脚底薄膜压力传感器(85)上；工控计算机安装有外围扩展电路，包括I/O数据采集卡和CAN卡，工控计算机实现传感检测系统的多种传感信息采集和关节驱动电机的通信及控制。