[发明专利]一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法有效

专利信息
申请号: 201910975875.6 申请日: 2019-10-15
公开(公告)号: CN110587613B 公开(公告)日: 2023-10-24
发明(设计)人: 黄强;张连存;王志恒;刘娟 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: B25J9/16 分类号: B25J9/16;B25J9/00;B25J17/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明公开了一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法,所述外骨骼由控制器、微型气泵、两位三通负压气阀、两位三通正压气阀、IMU模块、气压传感器、负压旋转弹性体驱动器等组成;实时反馈与闭环控制方法包括:首先控制器对IMU模块采集人体下肢角度参数进行分析,对行走步态进行识别,然后建立负压弹性体驱动器在一个步态周期不同时刻提供的力矩输入方程,而后计算负压弹性体驱动器角度、气压与力矩三者之间的对应关系,最后构建气压‑转速‑气阀指令模型,微型气泵、两位三通负压气阀以及两位三通正压气阀按照模型指令,执行相应动作,通过负压弹性体驱动器为用户提供与步态周期和膝关节力矩需求匹配的辅助力矩。
搜索关键词: 一种 压气 柔性 膝关节 骨骼 实时 反馈 闭环控制 方法
【主权项】:
1.一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法,所述负压气动柔性膝关节外骨骼包括控制器、微型气泵、两位三通负压气阀、两位三通正压气阀、惯性测量单元模块(IMU模块)、气压传感器、锂电池组、负压旋转弹性体驱动器、气管以及安装固定结构件;/n所述实时反馈与闭环控制方法包括以下步骤:/n步骤S1,进行人体行走步态判断,/n步骤S2,建立负压弹性体驱动器在一个步态周期不同时刻提供的力矩输入方程,/n步骤S3,计算负压弹性体驱动器角度、气压与力矩三者之间的对应关系,/n步骤S4,构建气压-转速-气阀指令模型;/n基于所述实时反馈与闭环控制方法,所述控制器首先对所述IMU模块采集人体下肢角度参数进行计算和分析,对人体当前的行走步态进行识别;然后对所述气压传感器实时采集的负压旋转弹性体驱动器的压力信息进行接收和处理,对用户步态周期中膝关节对力矩需求以及负压弹性体驱动器自身所能提供的与步态周期匹配的伸展和弯曲力矩水平进行评估,建立负压弹性体驱动器在一个步态周期中不同时刻提供的力矩输入方程,并计算负压弹性体驱动器在不同角度下气压和力矩三者之间的对应关系;最后构建气压-转速-气阀指令计算模型,实时计算满足模型所需要的气泵转速和气阀开关量,微型气泵、两位三通负压气阀以及两位三通正压气阀按照控制器指令,执行相应动作,通过负压弹性体驱动器为用户提供与步态周期和膝关节力矩需求匹配的辅助力矩。/n
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