[发明专利]一种判断外骨骼助行机器人穿戴者下肢行动意图的方法

摘要

本发明提出一种判断外骨骼助行机器人穿戴者下肢行动意图的方法。针对目前外骨骼机器人所采用的跟随人体动作控制方式，或手动操作方式的不足，利用穿戴者上身肩部无意识动作和习惯性注视动作判断其下身运动意图。可以用于控制带有自动平衡功能的外骨骼机器人，帮助穿戴者完成迈步，转向，越障，起坐等常见下肢运动。无需穿戴者下肢先于机器人采取实际的动作，避免了在人机相互作用力上消耗额外的体力。也不需要穿戴者学习专门的外骨骼机器人操作技能，适合弱体力的老年人使用，减轻了其学习外骨骼机器人使用技巧的负担。

主权项

1.一种利用外骨骼助行机器人穿戴者上身无意识动作和习惯性动作,判断其下肢行动意图的方法,该方法具备如下特征:用于控制带有自动平衡功能的外骨骼机器人，判断条件以双肩位置和注视方向为参数，利用穿戴者下肢迈步时肩部无意识地位置改变,以及习惯性注视倾角的范围,判断其下肢迈步时出腿时机、顺序以及落脚点位置;利用穿戴者下蹲时肩部无意识地位置改变,判断下肢作出下蹲动作的时机;利用穿戴者起身时肩部无意识地位置改变,以及手撑膝盖的习惯动作,判断下肢作出起身动作的时机;其中外骨骼助行机器人穿戴者迈步抬腿意图的判断条件为：当双肩位置中心向人体一侧偏移，且位于该侧的肩部位置相对在前，另一侧肩部位置相对在后时，即可判断出站立时人的迈步意图，并可以判断出双肩偏向身体一侧的腿为站立腿，另一侧为迈步腿；外骨骼助行机器人穿戴者转向意图的判断条件为：穿戴者持续注视一个固定方向且双肩连线朝相同方向转动角度超过阈值角度时即可判断出其转向意图，并可以确定注视方向角就是转向的目的方向；外骨骼助行机器人穿戴者改变速度意图的判断条件为：双肩中心位置前倾幅度增大表明穿戴者意图加速，幅度减小表明穿戴者意图减速，双肩摆动频率增加，表明穿戴者意图加速，频率降低表明穿戴者意图减速；外骨骼助行机器人穿戴者起坐意图的判断条件为：当机器人处于站立姿态时，双肩位置同时向前移动，并且移动距离接近破坏机器人站立平衡距离，表明穿戴者有蹲下意图，当机器人处于坐下姿态时，若检测到使用双肩同时向前移动，超过了保持省力坐姿的位置，且双手支撑在膝盖上，表明穿戴者有起身意图，以上所有对穿戴者下肢动作意图的判断,无需下肢做出任何相应的实际动作。