[发明专利]一种助力行走外骨骼机器人控制系统

说明书

本发明公开了一种助力行走外骨骼机器人控制系统，其包括有机器人主体和供电及安全防护单元，所述供电及安全防护单元包括有两个锂电池及一电源分配板，所述电源分配板的输入端连接于两个锂电池，所述电源分配板的输出端连接于所述机器人主体，所述电源分配板用于将两个锂电池之一输出的电能转换为可供所述机器人主体控制部分上电的系统电以及可供所述机器人主体动力部分运转的动力电。本发明的供电部分采用了双锂电池系统，在使用过程中，即使其中一块锂电池电量用尽，仍能保证系统正常运行，大大提升了系统运行的可靠性，有效提高了使用过程的安全性，较好地满足了用户需要和市场需求。

技术领域

本发明涉及助力行走机器人，尤其涉及一种助力行走外骨骼机器人控制系统。

背景技术

目前，随着老龄化的加重，养老康复医疗产品需求也日益增长。老年人随着年龄增长，其肌肉力量尤其是下肢力量衰减更为明显，因此对于下肢薄弱的老年人用户来说，一款可对髋关节和膝关节提供辅助支撑力的外骨骼设备，可减少行走过程中所消耗的能量，提高生活质量。但目前已有的外骨骼控制系统并未从供电可靠性予以考虑，倘若使用过程中发生电量用尽的情况，将导致系统无法使用，严重者还会导致用户摔倒等情况，因此无法保证系统供电的可靠性。

此外，现有助力机器人系统对于从姿态检测方面所加传感器也并不全面，例如：现有的助力行走设备如申请号为201610115314.5、名称为“连杆关节一体化液压驱动外骨骼控制系统”的中国发明专利文献，该专利文献中仅增加了足底压力传感器和腰部陀螺仪；再例如申请号为201810039113.0、名称为“基于腿部姿态识别的下肢外骨骼控制系统及其实现方法”的中国发明专利文献，该专利文献中仅在机器人大腿腿干位置增加三轴加速度传感器和三轴角速度传感器以及在足底增加薄膜压力传感器。这些助力机器人系统检测部分过于单一，致使主控部分无法准确采集用户的运动意图，导致用户体验较差，无法满足应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种采用双锂电池供电、合理分配系统电与动力电，进而提高供电可靠性的助力行走外骨骼机器人控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种助力行走外骨骼机器人控制系统，其包括有机器人主体和供电及安全防护单元，所述供电及安全防护单元包括有两个锂电池及一电源分配板，所述电源分配板的输入端连接于两个锂电池，所述电源分配板的输出端连接于所述机器人主体，所述电源分配板用于将两个锂电池之一输出的电能转换为可供所述机器人主体控制部分上电的系统电以及可供所述机器人主体动力部分运转的动力电。

优选地，所述机器人主体的动力部分包括有模块化关节驱动单元，所述机器人主体的控制部分包括有行为状态检测单元、运动意图检测单元和中央处理器，所述模块化关节驱动单元、行为状态检测单元和运动意图检测单元分别连接于所述中央处理器，其中：所述模块化关节驱动单元佩戴于人体下肢，所述模块化关节驱动单元用于执行行走动作；所述行为状态检测单元用于检测所述机器人的姿态；所述运动意图检测单元用于检测所述机器人相对当前地面的支撑状态以及检测人体脚底运动速度和方向；所述中央处理器用于对行为状态检测单元和运动意图检测单元检测的数据进行处理，根据处理结果生成控制指令并传输至所述模块化关节驱动单元，以控制所述模块化关节驱动单元的行走动作。

优选地，所述模块化关节驱动单元包括有佩戴于人体左髋、左膝、右髋和右膝位置的四个关节驱动器。

优选地，所述行为状态检测单元包括有九轴惯性传感器，所述中央处理器根据所述九轴惯性传感器反馈的数据判断得出所述机器人的姿态。

优选地，所述九轴惯性传感器检测的数据基于USB协议传输至所述中央处理器。

优选地，所述运动意图检测单元包括有足底薄膜压力传感器、大腿压力传感器和小腿压力传感器，所述足底薄膜压力传感器、大腿压力传感器和小腿压力传感器所采集的数据均通过CAN总线反馈至所述中央处理器。