[发明专利]外骨骼机器人

权利要求书

1.一种外骨骼机器人，其特征在于，所述外骨骼机器人的工作模式包括固定步态模式和步态趋近模式，所述步态趋近模式是指步态固定但步态周期不固定，并通过时间上的修正量来调整所述步态周期的模式；所述外骨骼机器人包括下肢组件和控制装置；所述下肢组件上安装有力传感器；所述控制装置包括：标准步态模块、时间模块、第一控制模块和第二控制模块；

所述标准步态模块，用于获取所述固定步态模式下的标准步态曲线；

所述时间模块，用于在所述步态趋近模式下，通过所述力传感器获取用户的发力方向，并根据所述发力方向以及所述标准步态曲线，获取所述用户的运动间隔时间；

所述第一控制模块，用于若所述运动间隔时间小于第一预设时间，控制所述外骨骼机器人保持所述步态趋近模式进行运动；

所述第二控制模块，用于若所述运动间隔时间大于或等于所述第一预设时间，将所述步态趋近模式切换至所述固定步态模式，控制所述外骨骼机器人保持所述固定步态模式进行运动。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述时间模块还用于在所述标准步态曲线的理想方向与所述发力方向之间的夹角小于预设夹角，且所述发力方向上的合力大于预设阈值的情况下，根据所述合力，以及根据所述标准步态曲线上与所述合力相对应的理想力值，获取所述运动间隔时间。

3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述第二控制模块还用于获取所述夹角大于或等于预设夹角的累计时间；

所述第二控制模块用于若所述运动间隔时间大于或等于所述第一预设时间，且所述累计时间大于或等于第二预设时间，将所述步态趋近模式切换至所述固定步态模式。

4.根据权利要求3所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述第一预设时间等于所述第二预设时间。

5.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述工作模式还包括阻抗模式，所述控制装置还包括第三控制模块；

所述第三控制模块，用于若所述运动间隔时间大于或等于所述第一预设时间，将所述步态趋近模式切换至所述阻抗模式，并控制所述外骨骼机器人保持所述阻抗模式进行运动。

6.根据权利要求5所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述工作模式还包括力反馈模式；在所述力反馈模式下，所述控制装置还包括第四控制模块；

所述第四控制模块，用于获取所述力传感器的传感参数；

所述第四控制模块根据所述传感参数控制电机，进而通过所述电机控制所述外骨骼机器人保持所述力反馈模式进行运动；

所述第四控制模块在通过编码器和姿态传感器计算检测到所述外骨骼机器人摆动相步态完成的情况下，将所述力反馈模式切换至所述阻抗模式，并控制所述外骨骼机器人保持所述阻抗模式进行支撑性步态运动。

7.根据权利要求6所述的外骨骼机器人，其特征在于，将所述阻抗模式替换为导纳模式。

8.根据权利要求5所述的外骨骼机器人，其特征在于，在所述阻抗模式下，所述第三控制模块还用于根据所述标准步态曲线的期望位置，以及获取到的所述力传感器的传感参数，利用离散差分计算得到修正误差；

所述第三控制模块根据所述修正误差，以及所述修正误差的多阶导数，获取所述阻抗模式的实际输出值；

所述第三控制模块根据所述修正误差获取所述实际输出值的修正结果，并根据所述修正结果控制所述外骨骼机器人运动。

9.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，在所述固定步态模式下，所述第二控制模块还用于通过步态参数获取所述外骨骼机器人的踝关节轨迹和髋关节轨迹；

所述第二控制模块利用时间插值算法，根据所述踝关节轨迹和所述髋关节轨迹获取所述标准步态曲线；

所述第二控制模块根据所述标准步态曲线获取所述外骨骼机器人的各下肢部件的指定位姿；

所述第二控制模块根据所述指定位姿，反解得到所述外骨骼机器人的关节角度；其中，所述关节角度和所述下肢部件相匹配；

所述第二控制模块根据所述关节角度，控制所述外骨骼机器人运动，进而完成被动训练。

10.根据权利要求1至9任一项所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述控制装置还包括提醒模块；

所述提醒模块，用于实时获取所述用户的实际步幅；

所述提醒模块根据所述实际步幅，以及所述标准步态曲线中的标准步幅，获取步幅误差；

所述提醒模块在所述步幅误差大于预设尺寸值的情况下，通过提醒装置进行提醒操作；和/或，将所述步幅误差发送至服务器进行同步存储。