[发明专利]一种介入防护服的外骨骼辅助装置及其控制方法

权利要求书

1.一种介入防护服的外骨骼辅助装置的控制方法，其特征在于，所述介入防护服的外骨骼辅助装置包括：

腰托，其为圆环状结构，且前侧开口；

可调节固定带，其两端分别与所述腰托的开口两侧连接，用于固定腰部；

背部支撑装置，其竖直设置，且一端与所述腰托的后侧铰接；

一对肩部支撑板，其位于所述腰托上方，且对称间隔设置；

其中，所述背部支撑装置的另一端分别与对应所述肩部支撑板铰接；

颈托，其设置在所述肩部支撑板之间，且与所述背部支撑装置的另一端铰接；

一对手部助力臂，其分别与对应所述的肩部支撑板铰接，用于助力手臂关节；

一对腿部助力臂，其分别与所述腰托两侧铰接，用于助力腿部关节；

所述手部助力臂包括：

第一臂关节，其与对应所述的肩部支撑板铰接，用于助力上臂运动；

上臂固定带，其设置在所述第一臂关节上，用于固定上臂；

第二臂关节，其与所述第一臂关节铰接，用于助力下臂运动；

下臂固定带，其设置在所述第二臂关节上，用于固定下臂；

多向运动电机，其连接所述第一臂关节和所述肩部支撑板，用于驱动所述第一臂关节多方向运动；

转动电机，其连接所述第二臂关节和所述第一臂关节，用于驱动所述第二臂关节运动；

所述腿部助力臂包括：

第一腿关节，其与所述腰托铰接，用于助力大腿运动；

大腿固定带，其设置在所述第一腿关节上，用于固定大腿；

第二腿关节，其与所述第一腿关节铰接，用于助力小腿运动；

小腿固定带，其设置在所述第二腿关节上，用于固定小腿；

脚托，其与所述第二腿关节铰接，用于助力脚部运动；

第一旋转电机，其连接所述腰托和所述第一腿关节，用于驱动所述第一腿关节转动；

第二旋转电机，其连接所述第一腿关节和所述第二腿关节，用于驱动所述第二腿关节转动；

第三旋转电机，其连接所述第二腿关节和所述脚托，用于驱动所述脚托转动；

所述控制方法检测佩戴所述介入防护服的外骨骼辅助装置的使用者的运动状态，并基于BP神经网络辅助使用者运动，具体包括如下步骤：

步骤一、采集并输入T₀时间内使用者的n个运动状态；

其中，采集间隔时间为T_t，所述运动状态包括第一臂关节、第二臂关节、第一腿关节、第二腿关节、脚托的运动角度和运动距离；

步骤二、依次将第一臂关节、第二臂关节、第一腿关节、第二腿关节、脚托的运动角度和运动距离进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层神经元向量x＝{x₁，x₂，x₃，x₄，x₅}；其中，x₁为第一臂关节的运动状态系数，x₂为第二臂关节的运动状态系数，x₃为第一腿关节的运动状态系数，x₄为第二腿关节的运动状态系数，x₅为脚托的运动状态系数；

其中，所述运动状态系数x_j＝{x_1，j，x_2，j，…，x_n，j}，j＝1，2，3，4，5，x_n，j为第n个采集状态时的运动状态系数；

所述第n个采集状态时的运动状态系数为第n个采集状态时左肢的运动状态系数，为第n个采集状态时右肢的运动状态系数；

其中，所述左肢包括左上肢和左下肢，所述右肢包括右上肢和右下肢；所述第n个采集状态时左、右肢的运动状态系数为第n个采集状态时的角度运动状态系数，为第n个采集状态时的距离运动状态系数；

所述第n个采集状态时的角度运动状态系数所述第n个采集状态时的距离运动状态系数x为冠状轴方向，y为矢状轴方向，z为垂直轴方向；

步骤三、所述输入层神经元向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y₁，y₂，…，y_m}；m为中间层节点个数；

步骤四、得到输出层神经元向量o＝{o₁，o₂，o₃，o₄，o₅}；其中，o₁为第n+1个状态时第一臂关节的运动状态系数，o₂为第n+1个状态时第二臂关节的运动状态系数，o₃为第n+1个状态时第一腿关节的运动状态系数，o₄为第n+1个状态时第二腿关节的运动状态系数，o₅为第n+1个状态时脚托的运动状态系数，使

X_n+1，j＝o_jX_jmax，

其中，

o_j为第n+1个状态时对应的关节或脚托的运动状态系数，包括角度运动状态系数和距离运动状态系数，X_n+1，j为第n+1个采集状态时的测量参数，所述测量参数为第一臂关节、第二臂关节、第一腿关节、第二腿关节、脚托的运动角度和运动距离；X_jmax为对应的关节或脚托的运动状态系数的最大值；

将第一臂关节、第二臂关节、第一腿关节、第二腿关节、脚托的运动角度和运动距离进行规格化通过：

其中，X_n，j为第n个采集状态时的测量参数；j＝1，2，3，4，5；X_jmin为对应关节或脚托的运动状态系数的最小值。