[发明专利]一种非接触主被动混合式的助行机器人及控制方法

说明书

本发明公开了一种非接触主被动混合式的助行机器人及控制方法，包括一对侧向非接触式移动底盘，所述侧向非接触式移动底盘间通过连接板相固定，所述左侧非接触底盘和连接板上共设有四个八通道近距离传感器，每个传感器上设有八个支架，且每个支架上设有单通道激光测距PCB通过电信号连接。本发明实现对使用者非接触条件下的步行速度意图识别，在减小识别滞后性的同时提高步行速度识别精度。将本发明应用于带有全方向移动底盘的步行康复训练机器人中，实现在不改变机器人姿态的情况下沿任意方向移动与旋转，且无需转弯半径，为室内狭小空间场景下非接触式主动训练与被动训练融合式地全方向步行康复训练提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及肢体康复技术领域，具体为一种适用于老年人、残疾人等下肢行动不便者在室内狭小空间下，完成主被动融合式步行康复训练的器械及其控制方法。

背景技术

针对运动功能缺失的人群，步行康复训练帮助患者进行运动再学习和步态重建从而改善步行能力或者恢复步行能力。目前，步行康复训练的主要方式为：人工康复训练、吊重式康复训练、外骨骼式康复训练。有以下不足：

人工康复训练依靠医疗训练师对患者进行运动恢复训练，这种训练方式不仅加重训练师工作负担，效率低下，并且比较单一，不能充分挖掘人体进行康复运动的自主性。

吊重式康复训练利用悬挂式的体重支撑系统来减轻患者体重对腿部骨骼和肌肉的压力，保持患者的直立姿态进行步态训练。但是穿戴设备的过程繁琐，并且机械结构较大导致其应用场景受限。

外骨骼式康复训练利用外部携带的腿部辅助训练机构，使患者能够按照康复机器人模拟的正常行走步态模型进行步行康复训练。但它的缺点在于2点：患者需要具备一定的行走能力，这种训练方式不适用于行走能力较弱的用户；外骨骼所有的力最终反馈到腰部，并不适用于腰部有问题的使用者。

目前国内缺少非接触式主被动混合式控制方法，还未实现非接触式、应用于狭小空间、用户群体种类繁多的功能。本发明提出一种非接触的主被动混合式的控制方法，可提供多种方式来辅助步行康复训练，并为用户带来更舒适、更方便的康复训练。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种非接触主被动混合式的助行机器人及控制方法，以实现老年人、残疾人等下肢行动不便者在室内狭小空间下，完成主被动融合式步行康复训练。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非接触主被动混合式的助行机器人，包包括一对侧向非接触底盘，所述一对侧向非接触底盘间通过连接板相固定，左侧所述侧向非接触底盘和连接板上设有八通道近距离传感器，所述八通道近距离传感器上设有支架，且支架上设有单通道激光测距PCB，且单通道激光测距PCB与八通道近距离传感器电信号连接。

优选的，左侧所述侧向非接触底盘和连接板上均设有两个八通道近距离传感器。

本发明还提供一种非接触主被动混合式的助行机器人的控制方法，包括以下步骤(一)根据使用者使用诉求，选择主动康复训练模式或被动康复训练模式；

(二)训练模式设定；当选择被动康复训练模式，结合使用者步行能力设定机器人运动速度，最终确保使用者跟随机器人的运动速度进行被动步行康复训练；当选择主动康复训练模式，基于多通道近距离传感器安装方式建立二维平面直角坐标系；

(三)结合建立的二维平面直角坐标系，通过多通道近距离传感器扫描人体步行时胫骨二维平面信息，得到连续步态的左右胫骨距离机器人移动底盘前侧与右侧距离信息，并将该距离数据转化为平面直角坐标；

(四)结合连续步态下双腿胫骨的动态坐标，将小于腿部轮廓阈值的坐标分类到同一个簇中，得到两条腿部圆弧状轮廓簇；

(五)提取圆弧状轮廓簇数据特征，计算其所处圆心坐标和半径，设定该圆心坐标为当前左右双腿胫骨的近似坐标；

(六)计算左右胫骨坐标的平均值，并设定该值为使用者连续步态下躯干的动态坐标；