[发明专利]可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法

权利要求书

1.可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于包括如下步骤：

1)坐下触发条件判断：控制模块通过采集到的信号判断用户姿态是否同时满足触发条件C1、C2、C3和C4；其中C1为∠_膝＝170°～175°，∠_髋＝170°～175°，C2为∠_前后＝0°～+10°，∠_左右＝‐5°～+5°，C3为F_P+F_C＝(90％～95％)G，|F_pl‐F_pr|/(F_pl+F_pr)＝0～5％，C4为F_C＝(5％～10％)G；如果控制模块检测到用户不满足坐下触发条件，通过语音模块对用户进行语音提示，直至用户满足坐下触发条件；

2)若控制模块检测到用户满足坐下触发条件，控制模块向髋部电机和膝部电机发出指令，髋部电机开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，然后以恒定速度v0转动，躯干支架与大腿支架之间角度∠_髋减小，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动；同时，膝部电机也开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，然后以恒定速度v0转动，大腿支架与小腿支架之间角度∠_膝减小，带动用户大腿与小腿产生相对角度运动；直至控制模块检测到∠_髋＝70°～80°，∠_膝＝70°～80°，控制髋部电机、膝部电机以加速度‐a0匀减速至静止；然后膝部电机不转动，髋部电机开始以加速度a1从静止匀加速至速度v1，以恒定速度v1转动，躯干支架与大腿支架之间角度∠_髋增大，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动，直至控制模块检测到∠_髋＝80°～90°，控制髋部电机以加速度‐a1匀减速至静止；

所述∠_髋为躯干支架与大腿支架之间角度；所述∠_膝为大腿支架与小腿支架之间角度；所述∠_前后为以躯干垂直地面为基准，躯干前后倾斜的角度，前倾为正，后倾为负；∠_左右为以躯干垂直地面为基准，躯干左右倾斜的角度，左倾为正，右倾为负；G为用户体重；F_C为去除拐杖自身重力后，左右拐杖触地端所受总压力；F_P为左右脚底总压力；F_pl为左脚单独压力；F_pr为右脚单独压力。

2.根据权利要求1所述的可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于，所述控制模块通过采集到的信号判断用户姿态是否同时满足触发条件是在用户使用腕表选择“坐下”运动模式后进行。

3.根据权利要求2所述的可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于，当用户使用腕表选择了“坐下”运动模式后，所述通过语音模块对用户进行语音提示包括如下情况：如条件C1未达要求，语音模块提示“请使双腿平行直立”；如条件C2未达要求，语音模块提示“请尽量将上半身挺直，并避免向左或向右倾侧身体”；如条件C3未达要求，语音模块提示“请确保双脚均匀受力”；如条件C4未达要求，语音模块提示“请使用拐杖保持身体平衡”。

4.根据权利要求1所述的可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于，所述传感器包括左腿髋部电机角度传感器、右腿髋部电机角度传感器、左腿膝部电机角度传感器、右腿膝部电机角度传感器、左脚脚底压力传感器、右脚脚底压力传感器和躯干倾角传感器；控制模块分别与左腿髋部电机角度传感器、右腿髋部电机角度传感器、左腿膝部电机角度传感器、右腿膝部电机角度传感器、左脚脚底压力传感器、右脚脚底压力传感器和躯干倾角传感器连接；所述控制模块还分别与左腿髋部电机、右腿髋部电机、左腿膝部电机和右腿膝部电机连接。

5.根据权利要求1所述的可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于，所述康复装置的躯干支架绑定在用户上身；大腿支架绑定在用户大腿上，小腿支架绑定在用户小腿上；脚部支撑板设置在用户脚底；躯干支架与大腿支架通过髋部电机连接；髋部电机的定子与躯干支架固定，髋部电机的转子与大腿支架固定；大腿支架与小腿支架分别膝部电机的定子和转子连接；膝部电机连接着大腿支架与小腿支架并控制两者相对角度运动；小腿支架与脚部支撑板活动连接。

6.根据权利要求1所述的可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，其特征在于，所述a0，a1，v0，v1的取值由测量下肢健全者坐下过程中的关节转速所得。