[发明专利]一种电动汽车电池换装外骨骼机器人系统

权利要求书

1.一种电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，包括穿戴者运动信息采集模块、穿戴者运动信号分析处理模块、外骨骼机器人控制模块和外骨骼机器人机械结构模块；所述穿戴者运动信息采集模块将采集的穿戴者脑电信号传递给穿戴者运动信号分析处理模块，所述穿戴者运动信号分析处理模块分析处理穿戴者脑电信号，识别穿戴者的运动意图，转换为运动信号传递给外骨骼机器人控制模块，所述外骨骼机器人控制模块接收运动信号并控制外骨骼机器人机械结构模块根据运动信号进行活动。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述穿戴者运动信号分析处理模块是计算机。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述外骨骼机器人控制模块采用DSP实现。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述DSP采用TMS320F2812。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述外骨骼机器人机械结构模块包括背板、连接于背板上端两侧的两个上肢和连接于背板下端两侧的两个下肢；所述上肢由肩关节（1）、大臂（2）、肘关节（3）、小臂（4）、腕关节（5）和手（11）依次连接组成；在大臂（2）与小臂（4）之间还连接有第一液压缸（10）；所述下肢由髋关节（12）、大腿机构、膝关节（13）、小腿机构、踝关节（14）和脚（15）依次连接组成；所述大腿机构包括大腿内杆（6）和大腿外杆（7），所述大腿内杆（6）同轴设置在大腿外杆（7）内部，且大腿内杆（6）的上端与髋关节（12）连接，大腿外杆（7）的下端与膝关节（13）连接，在髋关节（12）与大腿外杆（7）的下端之间连接有第二液压缸（16），在大腿内杆（6）的上端与膝关节（13）之间连接有第三液压缸（17）；所述小腿机构包括小腿内杆（8）和小腿外杆（9），所述小腿内杆（8）同轴设置在小腿外杆（9）内部，小腿内杆（8）的上端与膝关节（13）连接，小腿外杆（9）的下端于踝关节（14）连接，所述踝关节（14）与小腿内杆（8）的上端之间连接有第四液压缸（18）。

6.根据权利要求5所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述第一液压缸（10）、第二液压缸（16）、第三液压缸（17）、第四液压缸（18）通过电磁换向阀连接有液压泵，所述电磁换向阀连接有PID控制器。

7.根据权利要求1所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述穿戴者运动信息采集模块包括脑电帽、光纤动捕带和若干压力传感器；所述脑电帽采用皮肤干电极来拾取C3、C4、P3、P4、O1和O2点的脑部信号；所述压力传感器置于外骨骼机器人机械结构模块的各关节中，用于采集外骨骼机器人机械结构模块与穿戴者的交互力信号；所述光纤动捕带置于穿戴者四肢，来采集穿戴者四肢运动角度信号；所述穿戴者运动信息采集模块通过脑电极、压力传感器以及光纤动捕带的共同作用来完成对穿戴者运动产生的脑电信号、人与外骨骼机器人机械结构模块的交互力信号以及角度信号的采集。

8.根据权利要求1所述的电动汽车电池换装外骨骼机器人系统，其特征在于，所述穿戴者运动信号分析处理模块引入五层模糊神经网络来实现人体意图信号的识别：第一层为输入层，作用是输入待分析信号的有效特征；第二层为模糊化层，作用是将脑电信号转换为模糊语言变量；第三层为模糊推理层，作用是建立神经网络的模糊规则；第四层为模糊规则输出层，作用是完成对模糊规则进行加权输出；第五层为去模糊化层，作用是获得预测的关节角度值。