[发明专利]一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法

摘要

本发明公开了一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法，柔性外骨骼主要由控制系统、检测系统、气动柔性执行系统以及气管组件组成。控制系统对检测系统采集到的用户运动信息和柔性助力执行系统压力信息进行分析，基于步态估算模型，实现下肢运动意图的识别与理解；基于髋关节力矩模型计算得到气动力开关、压力和流速等相应指令，执行相应动作，对气动柔性执行系统负压输入和卸载过程进行实时控制，气动柔性执行系统将控制系统提供的气压能实时转化为能够实现直线运动的机械能，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展所需的辅助力矩，实现辅助行走的目的。

主权项

1.一种行走辅助柔性外骨骼，包括：控制系统，包括气压输出模块、控制模块和固定模块，用于所述柔性外骨骼控制系统安装固定、电子数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制；气动柔性执行系统，是行走辅助的柔性执行部件，包括穿戴模块和执行模块，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方，并将控制系统提供的压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供辅助左、右腿大腿摆动的助力，辅助行走；检测系统，包括气压检测模块和运动检测模块，运动检测模块实时检测用户双腿大腿的运动状态，气压检测模块实时采集所述气动柔性执行系统的压力信息，然后实时反馈给所述控制系统；气管组件，用于在所述控制系统与所述气动柔性执行系统之间的气流输送；其特征在于，所述气压输出模块主要包括微型负压气泵、驱动器、两位三通负压气阀、电池和数据线；所述固定模块是所述气压输出模块、控制模块以及所述气压检测模块安装的载体；所述控制模块能够基于步态估算模型、髋关节力矩模型两个控制算法对所述气压输出模块进行控制；所述控制系统对所述检测系统采集到的用户大腿运动信息和所述气动柔性执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和髋关节力矩模型的控制算法计算得到相应指令，执行相应动作，为所述气动柔性执行系统提供负压或者负压卸载，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展的辅助力矩，辅助行走。