[发明专利]一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人及控制方法

权利要求书

1.一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，包括：呼吸传感器、正压模块、负压模块以及控制模块；

所述呼吸传感器用于获取待辅助用户的呼吸信号；所述呼吸信号包括：呼吸流速以及气道压力；

所述正压模块覆盖于所述待辅助用户的上腹部；

所述负压模块设置于所述待辅助用户的胸腔外壁，并包裹整个胸腔，且所述负压模块的外壳与所述待辅助用户的胸腔外壁之间形成密闭的腔体；所述密闭的腔体为负压腔；当所述待辅助用户有咳痰需求时，所述负压模块的外壳的刚度变大；当所述待辅助用户咳痰结束后，所述负压模块的外壳的刚度变小；

所述控制模块分别与所述呼吸传感器、所述正压模块以及所述负压模块连接；

所述控制模块用于根据所述呼吸信号判断所述待辅助用户是否为吸气状态；所述控制模块还用于当所述待辅助用户为吸气状态时，控制所述负压腔进行间歇性抽负压，在吸气结束之后控制所述负压模块直接与外界环境进行连通；所述控制模块还用于当所述待辅助用户为呼气状态时，控制所述正压模块进行充放气。

2.根据权利要求1所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述正压模块包括：软体驱动器以及限制绑带；

所述软体驱动器固定在所述限制绑带上，且所述软体驱动器覆盖于所述待辅助用户的上腹部，且朝向人体发生形变；

所述限制绑带用于将所述软体驱动器进行限位，且所述限制绑带的长度在所述软体驱动器的形变过程中保持不变；

所述限制绑带的拉伸刚度大于所述软体驱动器的阻抗。

3.根据权利要求2所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述软体驱动器为软体折纸单元、充气管或气囊。

4.根据权利要求2所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述控制模块包括：正压控制单元和负压控制单元；

所述正压控制单元用于控制所述软体驱动器的充放气时间和压强大小；

所述负压控制单元用于控制所述负压模块的外壳和所述负压腔的压强。

5.根据权利要求4所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述正压控制单元包括：正压泵、正压调压阀、正压开关阀、第一负压开关阀以及第一控制器；

所述正压泵、所述正压调压阀、所述正压开关阀以及所述第一负压开关阀均与所述第一控制器连接；所述正压开关阀以及所述第一负压开关阀均与所述软体驱动器连通。

6.根据权利要求4所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述负压控制单元包括：真空泵、第一负压调压阀、第二负压开关阀、第二负压调压阀、第三负压开关阀以及第二控制器；

所述真空泵通过所述第一负压调压阀、以及所述第二负压开关阀与所述负压模块的外壳连通；

所述真空泵通过所述第二负压调压阀以及所述第二负压开关阀与所述负压腔连通；

所述真空泵、所述第一负压调压阀、所述第二负压开关阀、所述第二负压调压阀以及所述第三负压开关阀均与所述第二控制器连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，所述负压模块的外壳为层阻塞变刚度结构。

8.一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人的控制方法，用于实现权利要求1-7任意一项所述的一种用于咳痰辅助的外骨骼机器人，其特征在于，包括：

获取待辅助用户的呼吸信号；所述呼吸信号包括：呼吸流速以及气道压力；

根据所述呼吸信号判断待辅助用户是否为吸气状态；

若所述待辅助用户为吸气状态，则控制负压模块的外壳进行抽负压，之后控制负压腔进行抽负压，在吸气结束后并控制所述负压腔直接与外界环境进行连通；

若所述待辅助用户为呼气状态，则控制所述正压模块进行充放气；

若所述待辅助用户结束咳痰，则控制所述负压模块的外壳直接与外界环境连通。