[发明专利]一种用于外骨骼系统的智能肘杖

说明书

技术领域

本发明涉及一种助行器，尤其涉及一种用于外骨骼系统的智能肘杖。 

背景技术

外骨骼机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的构成包括驱动系统，控制系统，感受系统和机械结构系统等。它的任务是协助或取代人类工作，例如生产业、建筑业，或者危险的工作。

现有的外骨骼机器人的整套系统通常由外骨骼的本身和两个肘杖（或其他助行器，walking aids）组成。其中肘杖能够辅助人体支撑体重、保持平衡和行走，特别是能辅助患有如下症状的患者：

（1）双侧下肢无力或不协调，如脊髓损伤、小儿麻痹、脊柱碎裂；

（2）单侧下肢无力且不允许该侧肢体负重时，如踝骨折或半月板切除的早期；

（3）累及全身的双侧严重无力或不协调，或双上肢无使用手杖的足够力量的情况，如进行性肌营养不良或颅外伤。 

但是现有的外骨骼系统缺乏良好的人机互动性能，操作不便，例如，以色列的外骨骼机器人——rewalk机器人，它的人机交互系统在穿戴者的手腕处，如果要对外骨骼进行操作，穿戴者必须使用两只手来操作，十分不便，而且还存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种使用更加方便和安全的智能肘杖。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于外骨骼系统的智能肘杖，包括肘杖基体，以及安装于肘杖基体内的如下组件：

至少用以测量所述肘杖下端与地面的接触压力的压力传感器，

至少用以对所述肘杖内电机的位置、速度及电流进行控制的控制模块，

以及，至少用以测量自身俯仰角和滚动角，并采集压力传感器的信息和控制模块的信息的姿态仪传感器，

并且，至少所述姿态仪传感器还与上位机连接。

作为上述方案的进一步优化，所述姿态仪传感器安装在所述肘杖的手柄内。

作为上述方案的进一步优化，所述姿态仪传感器包括加速度传感器和陀螺仪传感器。

作为上述方案的进一步优化，所述姿态仪传感器通过CAN总线与上位机连接。

作为上述方案的进一步优化，所述控制模块包括安装在所述肘杖的手柄末端的手动控制摇杆和/或控制按钮，更优选地，所述手动控制摇杆上设有控制按钮。

作为上述方案的进一步优化，它还包括：至少用以显示所述外骨骼系统的基本信息或上位机指令的显示模块。

作为上述方案的进一步优化，所述显示模块包括状态显示屏，所述状态显示屏安装在所述肘杖上端。

作为上述方案的进一步优化，所述肘杖下端还连接有压力传感器容器，所述压力传感器容器内安装有压力传感器。

作为上述方案的进一步优化，所述压力传感器、控制模块、姿态仪传感器和显示模块均通过CAN总线与上位机连接。

本发明的有益效果主要表现为：通过将传感器、遥杆和显示屏与肘杖有效结合在一起，给使用者提供了一个良好的人机接口，极大地简化了对智能肘杖的操作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明采集信息的处理流程示意图。

其中1是CAN总线，2是压力传感器，3是压力传感器容器，4是手动控制摇杆，5是姿态仪传感器，6是状态显示屏，7是手柄，8是肘杖主体，9是连接上位机的CAN总线。

 

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，一种用于外骨骼系统的智能肘杖，包括姿态仪传感器5，手动控制摇杆4、压力传感器2、压力传感器容器3、状态显示屏6和CAN总线1，所述的姿态仪传感器5安装在肘杖的手柄7中，所述的手动控制摇杆4安装在肘杖手柄7的末端，所述的压力传感器2安装在肘杖主体8部分的下端，所述的压力传感器2位于压力传感器容器3内，所述的状态显示屏6安装在肘杖的上端，所述的压力传感器2、状态显示屏6、手动控制摇杆4和姿态仪传感5器通过CAN总线1与上位机连接，所述的姿态仪传感器5包括加速度传感器和陀螺仪传感器，所述的手动控制摇杆4上设有按钮。

本实施例的智能肘杖基本组成部分的功能如下：

(1)姿态仪传感器5，安装在肘杖的手柄中，用于测量自身的俯仰角和滚动角，并采集压力传感器2的信息和控制手柄的信息，通过CAN总线1与上位机进行通信；

(2)手动控制摇杆4，安装在肘杖手柄的末端，用于接收用户的控制信息；