[发明专利]下肢康复机械外骨骼装置及其控制方法

权利要求书

1.一种下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，包括安装框架、设置在所述安装框架内的上身固定装置，以及设置在所述上身固定装置下端的穿戴式下肢外骨骼，其中：所述穿戴式下肢外骨骼包括对应人体髋骨相对布置的一对髋部骨骼架，在每个所述髋部骨骼架外侧铰接有对应人体大腿的大腿连杆，所述大腿连杆与所述髋部骨骼架间设置有用于调节二者间屈曲角度的第一气动肌肉，在所述大腿骨骼的下端还铰接有对应人体小腿的小腿连杆，所述小腿连杆与大腿连杆间还设置有用于调节二者间屈曲角度的第二气动肌肉，在所述小腿骨骼的下端还铰接有对应人体脚掌的脚踏板，所述脚踏板与小腿连杆间设置有用于调节二者间屈曲角度的柔性驱动组件，在所述脚踏板上还设置有用于检测用户前脚掌与后脚掌屈曲角度的检测装置，对应所述检测装置还设置有用于控制所述第一气动肌肉、所述第二气动肌肉、以及所述柔性驱动组件动作的控制箱。

2.根据权利要求2所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述柔性驱动组件包括相对安装在所述小腿连杆两侧的第一扭转电机和第二扭转电机，设置在所述第一扭转电机与所述第二扭转电机间的扭转管，以及固定连接在所述脚踏板上的弧形管件，所述扭转管的一端与所述第一扭转电机的输出轴连接，另一端通过所述弧形管件连接在所述第二扭转电机的输出轴上。

3.根据权利要求3所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述穿戴式下肢外骨骼还包括对应人体骶骨设置的骶骨支架，所述髋部骨骼架与所述骶骨支架的下端铰接，且所述骶骨支架与髋部骨骼架之间还设置有用于调节二者间屈曲角度的第三气动肌肉。

4.根据权利要求4任一项所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述大腿连杆上设置有大腿束缚带，所述小腿连杆上设置有小腿束缚带，所述脚踏板上设置有脚掌束缚带。

5.根据权利要求4所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述上身固定装置包括固定连接在所述骶骨支架上端的上身固定马甲，所述上身固定马甲的门襟两侧设置多个有用于调节其间隙的卡接结构。

6.根据权利要求5所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述安装框架的底部还设置有与所述脚踏板配合的行走带。

7.根据权利要求6所述的下肢康复机械外骨骼装置，其特征在于，所述脚踏板包括前掌区和后掌区，所述前掌区通过带扭簧的转轴与所述后掌区铰接，所述检测装置为角度传感器，所述角度传感器设置在所述转轴上。

8.根据权利要求3-7任一项所述的下肢康复机械外骨骼装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

待机状态；

控制箱获取足底检测装置采集的用户前脚掌与后脚掌实时屈曲角度数据α₁；对屈曲角度α₁与预设屈曲角度阀值α进行比对，如α₁≥α，则将其作为一次触发信号，根据在预设时间t内触发信号的数量进入对应模式；

当t时间内触发信号的数量仅为一次时，进入A模式，发送控制信号至A模式对应气泵，通过依次控制左右第三气动肌肉的充气量，使大腿连杆在预设的时间阀值t₁内完成左右交替的侧抬腿动作；

当t₁时间到达时，通过气泵控制第三气动肌肉的充气量，使其返回待机状态；

当t时间内触发信号的数量为两次时，进入B模式，发送控制信号至B模式对应气泵及柔性驱动组件，依次控制左侧下肢第一气动肌肉、第二气动肌肉和柔性驱动组件的动作，以及右侧下肢第一气动肌肉、第二气动肌肉和柔性驱动组件的动作，使大腿连杆、小腿连杆与脚踏板仿照人体的行走状态，在预设时间阀值t₂内完成行走时左右脚交替的过渡动作。

当t₂时间到达时，通过气泵控制第一气动肌肉、第二气动肌肉和柔性组件的动作，使其返回待机状态；

当t时间内触发信号的数量为三次时，进入C模式，发送控制信号至C模式对应气泵，同时控制左右侧下肢第一气动肌肉、第二气动肌肉的充气量，使大腿连杆、小腿连杆在预设的时间阀值t₃内完成左右脚同时抬起的高抬腿动作。

当t₃时间到达时，通过气泵控制第一气动肌肉、第二气动肌肉的充气量，使其返回待机状态。