智能主动助力外骨骼整机系统开发与集成

本发明涉及一种用于助力外骨骼的多关节分层协同智能控制方法，属于机器人外骨骼领域。包括：获取实时髋关节角度，基于实时髋关节角度对自适应振荡器模型进行更新并得到实时步态相位；对实时步态相位进行切分得到若干第一采样点的步态相位；获取用户的身高、体重、下肢关节中心、步频构建下肢关节助力力矩与步态相位关系的助力曲线；获取每个第一采样点对应的下肢关节实际力矩，将每个第一采样点对应的步态相位输入助力曲线进行更新得到优化的助力曲线，基于优化的助力曲线实现下肢关节助力。该方法通过同一步态相位关联髋关节角度及其力矩、膝关节角度及其力矩，实现了髋、膝关节的协同助力，提高了外骨骼助力的有效性和平滑性，提升了用户体验。

本发明公开一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统，其特征在于，包括背架部分、腰带部分、髋关节部分、大腿部分、膝关节部分、小腿部分、足部；腰带部分连接在背架部分的下侧，腰带部分两侧的下方均连接有一套由髋关节部分、大腿部分、膝关节部分、小腿部分、足部构成的下肢外骨骼，腰带部分两侧的下肢外骨骼的结构相同，两者呈镜面对称安装；本发明设计的外骨骼系统在为穿戴者提供步行助力及辅助支撑负重的前提下，提高了人机协同的各个关节自由度的活动范围，从而不影响穿戴者的自然步态。

本发明公开了一种外骨骼人机连接装置及主动助力外骨骼，连接装置包括外骨骼连接座、弧形衬板、绑带和运动传感器，所述弧形衬板与所述外骨骼连接座连接形成包围件，所述外骨骼连接座与外骨骼上肢或下肢连杆相连，所述绑带连接在所述包围件上，通过所述包围件和所述绑带围绕上肢或下肢定位以将所述外骨骼人机连接装置与穿戴部位绑定；其中，所述弧形衬板的形状与穿戴部位的外形相配，所述运动传感器通过弹性元件设置在所述弧形衬板内侧，所述外骨骼人机连接装置与穿戴部位绑定时，在所述弹性元件预紧力作用下使所述运动传感器始终与穿戴部位紧密贴合。本发明可以实现舒适、可靠的力学传递和高精准运动传感信号获取，提高了外骨骼助力效率。