[实用新型]一种柔性助行外骨骼

权利要求书

1.一种柔性助行外骨骼，包括控制系统和可穿戴柔性执行系统，其特征在于：

所述可穿戴柔性执行系统包括惯性测量装置和信息发送装置，其能够测量行走过程中的姿态和/或运动信息，根据所述行走过程中的姿态和/或运动信息建立使用者行走的共性模型，实时获取下肢运动意图，并反馈给所述控制系统；

所述控制系统包括信息接收装置和数据处理装置，其能够接收所述可穿戴柔性执行系统反馈的信号并确定相应的控制参数。

2.根据权利要求1所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述惯性测量装置在建立使用者行走的共性模型过程中，将行走过程划分为离散的状态，在每个状态期间传感器可检测的信号用连续系统状态模型描述；对于人的个体差异性影响，在共性模型的状态方程中加入噪声进行描述。

3.根据权利要求2所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述惯性测量装置获取运动意图的过程中对噪声的影响用一定的假设来界定，在随机框架下用卡尔曼滤波及其推广形式实现真实意图的在线辨识；在噪声确定且有界的假设下，基于集员滤波技术手段进行肢体运动意图的实时获取。

4.根据权利要求2或3所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述控制系统集成安装于便携式控制箱，包括：充气泵、气路切换装置、供电装置、通信装置、气流管路以及固定装置；所述可穿戴柔性执行系统包括作用于左腿和右腿膝关节的柔性转矩执行部件，为左腿和右腿膝关节提供辅助伸展和弯曲的转矩。

5.根据权利要求4所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述柔性转矩执行部件包括：中间支撑气囊、弯曲气囊、伸展气囊，以及柔性绑带。

6.根据权利要求5所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述弯曲气囊、中间支撑气囊和伸展气囊采用TPU高强度复合布，经热粘合焊接定型工艺制成横截面为长方形的长方体结构形式；穿戴使用时，所述弯曲气囊对应穿戴者膝盖侧，伸展气囊对应穿戴者膝关节窝侧；中间支撑气囊在使用是预先充气到0.2MPa左右，选用的TPU安全充气嘴并能实现气压的保持。

7.根据权利要求5或6所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述中间支撑气囊分为对称的两部分，中间采用热压合工艺进行压合使之成为上支撑囊体、下支撑囊体两个独立的长方体结构形式；

所述上支撑囊体和下支撑囊体中间热压合，形成的压合面作为上述两个囊体连接部分，上支撑和下支撑两个囊体能够绕连接部分做自由转动；或者上支撑囊体和下支撑囊体采用独立的结构形式，中间不连接；

所述上支撑囊体和下支撑囊体为长方体结构形式，随着输入压力增大伸展气囊可由柔性状态形成具有较强的压力，形成支撑作用力；中间支撑气囊主要起固定和支撑作用，把弯曲气囊及伸展气囊作用力传导到大腿和小腿上，形成辅助膝关节伸展或者弯曲的转矩。

8.根据权利要求5或6所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述弯曲气囊具有固定角度造型，设计角度为110°，随着气体的输入压力增大，所述弯曲气囊由无压力无固定角度状态变成110°的固定角度，并具有较强的压力，以形成弯曲的作用力；所述弯曲气囊通过热粘合焊接工艺固化在中间支撑气囊一侧；所述弯曲气囊能够将弯曲的作用力传导到中间支撑气囊，形成辅助膝关节弯曲的转矩。

9.根据权利要求5或6所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述伸展气囊为长方体结构形式，随着输入压力增大伸展气囊可由柔性状态形成支撑作用力；所述伸展气囊通过热粘合焊接工艺固化在中间支撑气囊上，固化位置位于与弯曲气囊相对一侧；所述伸展气囊能够将伸展支撑的作用力传导到中间支撑气囊，形成辅助膝关节伸展的转矩。

10.根据权利要求5或6所述的柔性助行外骨骼，其特征在于，所述柔性绑带使用尼龙材料，通过热粘合焊接工艺固化在所述可穿戴柔性执行器的中间支撑气囊上。