[实用新型]基于多传感器融合的辅助行走外骨骼机器人系统

权利要求书

1.一种基于多传感器融合的辅助行走外骨骼机器人，其特征在于，该机器人包括背板(1)、腰部固定机构(2)和腿脚机构，所述的背板(1)两端各固定连接一腰部固定机构(2)，所述的腰部固定机构(2)的两端各可转动连接一腿脚机构，所述的腿脚机构包括髋关节机构(3)、大腿(4)、膝关节机构(5)、小腿(6)及小腿固定块机构(7)，所述的髋关节机构包括髋关节连接件一(3-1)和髋关节连接件二(3-2)，所述的膝关节机构(5)包括膝关节连接件一(5-1)和膝关节连接件二(5-2)，所述的腰部固定机构(2)和所述的髋关节连接件一(3-1)可转动连接，所述的髋关节连接件一(3-1)、髋关节连接件二(3-2)通过舵机(7)连接，所述的髋关节连接件二(3-2)、大腿(4)、膝关节连接件一(5-1)依次固定连接，所述的膝关节连接件一(5-1)、膝关节连接件二(5-2)也通过舵机(7)连接，所述的膝关节连接件二(5-2)、小腿(6)、小腿固定块机构(7)依次固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的辅助行走外骨骼机器人，所述的背板(1)、大腿(4)和小腿(6)采用碳纤维制成，其他部件采用ABS材料制成。

3.一种如权利要求1所述的基于多传感器融合的辅助行走外骨骼机器人的控制系统，其特征在于，该系统包括腰部与脚底两个模块；

所述的脚底模块包括左脚脚底模块和右脚脚底模块，所述的右脚脚底模块包括第一单片机和均与所述的第一单片机相连的第一电源模块、右脚力敏传感器、第一无线通信模块，所述的第一电源模块为第一单片机供电，所述的右脚力敏传感器用来检测被穿戴者的右脚踩力，所述的第一无线通信模块将右脚数据发送给第二无线通信模块；

所述的左脚脚底模块包括第二单片机及均与所述的第二单片机相连的第二电源模块、左脚力敏传感器、第二无线通信模块和第三无线通信模块，所述的第二电源模块为第二单片机供电，所述的左脚力敏传感器用来检测被穿戴者的左脚踩力，所述的第二无线通信模块用于接收来自于所述的第一无线通信模块的右脚数据，第三无线通信模块用于将左右脚数据发送给第四无线通信模块；

所述的腰部模块包括第三单片机以及与均所述的第三单片机相连的第三电源模块、左腿姿态检测模块、右腿姿态检测模块、第四无线通信模块和运动控制模块，所述的第三电源模块用于为第三单片机供电，所述左腿姿态检测模块和右腿姿态检测模块用来获取人体腿部与直立时的角度偏移以及三轴加速度值，所述第四无线通信模块接收来自第三无线通信模块的左右脚数据；所述的运动控制模块包括位于左腿髋关节的第一舵机、左腿膝关节的第二舵机、右腿髋关节的第三舵机以及右腿膝关节的第四舵机组成。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的左脚力敏传感器和右脚力敏传感器均布置在前脚掌区域、第2～4跖骨区域和后足区域，通过相应区域来获取人体脚底的信息，从而判断人体的运动状态。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的脚底模块安装在鞋垫内。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的前脚掌区域的力敏传感器为3个分别位于第一远节跖骨处、第一近节跖骨处和第五近节跖骨处，所述的第2～4跖骨区域的力敏传感器为1个，位于股骨处，所述的后足区域的力敏传感器为1个，位于跟骨处。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的力敏传感器为FSR402力敏传感器。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的左腿姿态检测模块和右腿姿态检测模块均为六轴陀螺仪加速度计。