[发明专利]下肢类脑智能机械电子外骨骼及其综合控制系统

权利要求书

1.一种下肢类脑智能机械电子外骨骼的综合控制系统，其特征在于：由下肢类脑智能机械电子外骨骼及上位设备连接构成；

所述下肢类脑智能机械电子外骨骼包括重心调整装置、髋部电子机械关节、膝部电子机械关节、踝部电子机械关节、腰部连接杆、大腿连接杆、小腿连接杆、大腿外骨骼、小腿外骨骼、足部固定鞋和足底传感器；所述重心调整装置安装在腰部连接杆上，所述腰部连接杆、髋部电子机械关节、大腿外骨骼、大腿连接杆、膝部电子机械关节、小腿外骨骼、小腿连接杆、踝部电子机械关节依次相连接；所述足部固定鞋与踝部电子机械关节连接，所述足底传感器安装在足部固定鞋的底部；上述电子机械关节内安装有关节角度及阻尼传感器并通过相应的关节机械驱动装置驱动产生动作；

所述上位设备包括多功能人脑计算机接口单元和运动感觉控制装置，所述下肢类脑智能机械电子外骨骼通过运动感觉控制装置与多功能人脑计算机接口单元相连接，所述运动感觉控制装置安装在下肢类脑智能机械电子外骨骼上，多功能人脑计算机接口单元佩戴在头部；

所述多功能人脑计算机接口单元包括立体定向磁头阵列和超微头皮电极阵列，所述立体定向磁头阵列位于大脑皮层躯体感觉中枢所对应的头皮表面用于向躯体感觉中枢传入人造感觉信号，所述超微头皮电极阵列位于大脑皮层躯体运动中枢所对应的头皮表面用于采集躯体运动中枢产生的电信号，该超微头皮电极阵列依次与信号放大器、模数转换器及信号传输器相连接；

所述运动感觉控制装置包括感觉管理单元和下肢运动管理单元；

所述感觉管理单元由人造感觉系统中心控制单元、磁场立体定向控制线圈控制单元和脉冲磁场线圈控制单元连接构成；所述人造感觉系统中心控制单元接收下肢类脑智能机械电子外骨骼中的多组关节角度及阻尼传感器、压力传感器、温度传感器实时的数据信息，将这些数据进行整合、编码成人脑可识别的深感觉和浅感觉的信号，并将编码信息和控制指令传送给磁场立体定向控制线圈控制单元和脉冲磁场线圈控制单元，在磁场立体定向控制线圈控制单元和脉冲磁场线圈控制单元的驱动下，立体定向磁头阵列向大脑皮层躯体感觉中枢发出能被大脑解读的脉冲磁场信号；

所述下肢运动管理单元包括多通道机械驱动装置控制器、脑电信号解读模块、特征脑电信号数据库、小脑类脑智能模拟模块、陀螺仪；

所述脑电信号解读模块对接收到的脑电信号并根据特征脑电信号数据库中存储着各种运动的特征脑电信号数据解读大脑的运动意图，并将解读结果传送至小脑类脑智能模拟模块；

所述陀螺仪实时监测佩戴者躯体及下肢机械电子外骨骼的姿态及运动加速度信息，并即时将信息发送至小脑类脑智能模拟模块；

所述小脑类脑智能模拟模块通过实时接收并分析脑电信号解读模块发出的大脑的运动意图指令数据、陀螺仪及下肢机械电子外骨骼中多种、多组传感器的实时数据，对下肢机械电子外骨骼的各个电子机械关节中的关节机械驱动装置的运动方向、运行角度、运行速度加以精确控制、对重心调整装置随时进行重心调整，从而实时保证躯体的平衡和下肢电子机械外骨骼静止及随意运动中的协调；

所述多通道机械驱动装置控制器接收小脑类脑智能模拟模块的动作指令，并将相应指令分发给相应的关节机械驱动装置带动相应的电子机械关节产生动作。

2.根据权利要求1所述的下肢类脑智能机械电子外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述小脑类脑智能模拟模块还连接自动训练模块，该自动训练模块按照事先编制的设定向小脑类脑智能模拟模块发送数据，小脑类脑智能模拟模块按照该数据向多通道机械驱动装置控制器发出动作指令驱动机械外骨骼做出各种动作。

3.根据权利要求1所述的下肢类脑智能机械电子外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述重心调整装置由U型空心导管、两个可移动配重块、驱动轮、转轴、电机和摩擦轮构成；所述U型空心导管两侧下端与腰部连接杆安装在一起，所述可移动配重块表面有多个驱动轮并安装在转轴上，可移动配重块内部有多个电机带动摩擦轮旋转，该摩擦轮带动驱动轮旋转从而使可移动配重块在U型空心导管内运动。

4.根据权利要求1或3所述的下肢类脑智能机械电子外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述重心调整装置、大腿外骨骼和小腿外骨骼上分别设有腰部固定带、大腿固定带和小腿固定带。