[发明专利]一种外骨骼机器人人机交互力检测装置

说明书

本发明属于机器人领域或医疗装备领域，具体提供一种外骨骼机器人人机交互力测量装置，用以解决现有人机交互力检测方式稳定性差、准确性低的问题。本发明中，采用压力传感器、第一压力传感器安装块与第二压力传感器安装块构成的检测结构，将人体与外骨骼绑缚之间不规则的人机交互力转化为两个压力传感器安装块之间的压力，而该压力测量方便、灵敏度较高，即大大提升了交互力检测的准确性、有效性以及实时性；同时，在大腿外骨骼支撑杆与小腿外骨骼支撑杆之间采用轴承连接，减小大腿外骨骼支撑杆自身重力带来的测量误差、以及大腿外骨骼支撑杆与小腿外骨骼支撑杆之间转动摩擦带来的测量误差，进一步提升交互力检测的准确性。

技术领域

本发明属于机器人领域或医疗装备领域，涉及人机交互力测量，具体提供一种外骨骼机器人人机交互力测量装置。

背景技术

可穿戴式外骨骼机器人可以减轻人体负重，以减少人体在行走时的能量消耗，达到助力的效果。有源外骨骼机器人由电机或其他驱动装置进行驱动，因此需要在人体和外骨骼机器人之间设计一个人机交互力检测结构，用以实时检测人机交互力，以此达到助力和保护效果，否则外骨骼机器人有可能阻碍人体的运动反而给穿戴者带来不便。如何实时准确测量人机交互力是穿戴式外骨骼应用的难点，也是实现穿戴式外骨骼机器人助力效果的关键性技术。交互力检测的准确性、有效性以及实时性保证外骨骼机器人与人体运动协调一致性，目前，交互力的检测方式多采用将压力传感器放置于外骨骼绑缚处，由于人体肌肉组织是软体组织，所以此检测方法不能准确检测人机交互力、且稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有人机交互力检测方式稳定性差、准确性低的问题，提供一种外骨骼机器人人机交互力检测装置，以提升交互力检测的准确性、有效性以及实时性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种外骨骼机器人人机交互力检测装置，包括：大腿外骨骼支撑杆、小腿外骨骼支撑杆、大腿外骨骼远端绑缚、大腿外骨骼近端绑缚、小腿外骨骼远端绑缚、小腿外骨骼近端绑缚、驱动电机、压力传感器、第一压力传感器安装块、第二压力传感器安装块、轴承、电机外壳以及控制电路；其中，大腿外骨骼远端绑缚与大腿外骨骼近端绑缚分别连接于大腿外骨骼支撑杆的远端与近端、且位于大腿外骨骼支撑杆两侧，小腿外骨骼远端绑缚与小腿外骨骼近端绑缚分别连接于小腿外骨骼支撑杆的远端与近端、且位于小腿外骨骼支撑杆两侧；

其特征在于，电机外壳与驱动电机固定连接，驱动电机输出轴与小腿外骨骼支撑杆固定连接，大腿外骨骼支撑杆上开设轴承安装孔，轴承外圈与大腿外骨骼支撑杆上的轴承安装孔过盈配合，轴承内圈与驱动电机输出轴过盈配合；压力传感器两端分别与第一压力传感器安装块、第二压力传感器安装块固定连接，第一压力传感器安装块与大腿外骨骼支撑杆固定连接，第二压力传感器安装块与电机外壳固定连接；控制电路基于压力传感器的检测结果反馈控制驱动电机。

进一步的，所述第一压力传感器安装块与第二压力传感器安装块采用相同零件，由相互垂直的安装底座与安装板构成，安装板对应连接压力传感器，安装底座对应连接大腿外骨骼支撑杆或电机外壳。

进一步的，所述控制电路设置于保护壳内，并通过螺栓与大腿外骨骼支撑杆固定连接。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种外骨骼机器人人机交互力检测装置，采用压力传感器、第一压力传感器安装块与第二压力传感器安装块构成的检测结构，将人体与外骨骼绑缚之间不规则的人机交互力转化为第一压力传感器安装块与第二压力传感器安装块二之间的压力，而该压力测量方便、灵敏度较高，即大大提升了交互力检测的准确性、有效性以及实时性；同时，在大腿外骨骼支撑杆与驱动电机输出轴之间采用轴承连接，通过轴承能够减小大腿外骨骼支撑杆自身重力对压力传感器带来的测量误差、以及大腿外骨骼支撑杆与驱动电机输出轴之间转动摩擦对压力传感器带来的测量误差，进一步提升交互力检测的准确性。

附图说明

图1为本发明外骨骼机器人人机交互力检测装置的整体结构示意图。