[发明专利]步态康复训练机器人及用于该机器人的力反馈控制方法

权利要求书

1.用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于，步态康复训练机器人，包括：本体、控制单元、扶手、用于测量用户作用于扶手上作用力的力传感器、用于检测用户行走速度的可穿戴传感器和用于驱动本体移动的驱动机构，所述扶手设置于本体上部，所述驱动机构设置于本体下部，所述力传感器设置于所述扶手的上部、内部或扶手与所述本体连接的位置；所述控制单元与所述力传感器及驱动机构电连接，所述可穿戴传感器与所述控制单元有线或无线连接；

力反馈控制方法包括以下步骤：

（1）可穿戴传感器测量用户实时的行走速度，力传感器测量本体与用户之间的作用力；

（2）所述可穿戴传感器及将其所测得的行走速度反馈给步态康复机器人的控制单元，所述力传感器将其测得的作用力反馈给步态康复训练机器人的控制单元；

（3）步态康复训练机器人的控制单元根据所反馈的用户行走速度调整本体运行速度，使本体运行速度与用户行走速度一致，并根据所反馈的作用力反馈调节本体运行速度，使本体跟随用户的行走速度运行并提供一牵引力；

所述力传感器测得的作用力包括竖直方向上步态康复训练机器人提供给用户上肢的支撑力以及水平方向上提供给用户的实际牵引力；

可穿戴传感器测量的用户行走速度作为基础速度设定量发送给步态康复训练机器人的控制单元，控制单元控制本体的驱动机构的运行速度，使本体的运行速度与用户行走速度一致，步态康复训练机器人计算的理论牵引力作为牵引力设定值发送给该机器人的控制单元，通过与力传感器测量的实际牵引力比较，反馈调节本体的运行速度；

步态康复训练机器人通过其提供给用户上肢的支撑力以及用户的行走速度计算本体提供给用户的理论牵引力大小：

式中：为理论牵引力，为通过对用户行走速度微分得到的用户行走加速度，为步态康复训练机器人提供给用户的支撑力，为重力加速度，为用户在步态康复训练机器人的帮助下静止站立时步态康复训练机器人提供给用户的牵引力，由力传感器测得。

2.如权利要求1所述用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于，所述理论牵引力小于所述实际牵引力时，则步态康复训练机器人在本体现有运行速度的基础上反馈调节本体运行速度以降低速度，适应用户的行走；所述理论牵引力大于所述实际牵引力时，则步态康复训练机器人在本体现有运行速度的基础上反馈调节本体运行速度以增大速度，适应用户的行走。

3.如权利要求2所述的用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于：反馈调节本体运行速度的调节范围为-0.15m/s至+0.15m/s。

4.如权利要求1所述的用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于：所述力传感器为两个，所述两个力传感器分别设置于扶手与人双手相互作用的相应位置。

5.如权利要求4所述的用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于：步态康复训练机器人的控制单元根据用户左右两手对应的实际牵引力的差值来调节本体的转向。

6.如权利要求5所述的用于步态康复训练机器人的力反馈控制方法，其特征在于：左手一侧对应实际牵引力大于右手一侧对应的实际牵引力时，则根据差值大小控制本体向右旋转角度；右手一侧对应的实际牵引力大于左手一侧对应的实际牵引力时，则根据差值大小控制本体向左旋转角度。