[發(fā)明專利]負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置及脫離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410117846.3
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103901902A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅睿卿;譚先鋒;吳新宇;孫健銓;正端;王力;畢志強;徐揚生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

1.一種負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，包括檢測模塊、報警模塊、人體控制模塊、主控制模塊和脫離模塊，所述主控制模塊分別與所述檢測模塊，報警模塊和人體控制模塊相連；所述脫離裝置包括用于安裝在外骨骼機器人上的電磁鐵和綁縛在人體上的鐵片，所述控制模塊與所述電磁鐵相連；

所述檢測模塊用于實時監(jiān)測外骨骼機器人的平衡參數(shù)，并將所述平衡參數(shù)發(fā)送給所述主控制模塊；

所述報警模塊用于在外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)時，發(fā)出危險信號；

所述人體控制模塊用于當(dāng)用戶得到危險信號時被觸發(fā)產(chǎn)生緊急按鈕信號；

所述主控制模塊用于根據(jù)所述平衡參數(shù)判斷外骨骼機器人的平衡狀態(tài)，當(dāng)外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)時，控制所述報警模塊發(fā)出危險信號，并檢測到所述人體控制模塊被觸發(fā)時產(chǎn)生的緊急按鈕信號，以及根據(jù)所述緊急按鈕信號控制所述脫離模塊的電磁鐵斷電，使得綁縛在人體身上的鐵片脫離所述安裝在外骨骼機器人上的電磁鐵的吸附。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述電磁鐵用于安裝在外骨骼機器人的大腿、小腿以及腰部位置，所述鐵片用于綁縛在人體上的大腿、小腿以及腰部位置，且所述電磁鐵的位置與所述鐵片的位置對應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述鐵片包裹在繃帶中，所述繃帶的穿戴部分采用黏粘帶結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述鐵片為柔性鐵片，所述電磁鐵為帶鐵心的電磁鐵。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述平衡參數(shù)包括外骨骼機器人在以外骨骼機器人腰部位置為原點建立的平衡坐標(biāo)系中沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度和外骨骼機器人沿所述平衡坐標(biāo)系的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度；所述主控制模塊還用于根據(jù)外骨骼機器人在平衡坐標(biāo)系中沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度得到平衡坐標(biāo)系Z軸與世界坐標(biāo)系的Z軸之間的傾角，將所述檢測的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度與預(yù)設(shè)的對應(yīng)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度閾值進(jìn)行比較，以及將所述傾角與預(yù)設(shè)傾角閾值比較，當(dāng)檢測的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度均小于等于對應(yīng)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度閾值且所述傾角小于等于預(yù)設(shè)傾角閾值時，則判定所述外骨骼機器人處于平衡狀態(tài)，否則，判定所述外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述傾角通過沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度的三角函數(shù)求得。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述主控制模塊還用于存儲音頻信息，當(dāng)外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)時，控制所述報警模塊將所述音頻信息作為危險信號發(fā)出。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離裝置，其特征在于，所述檢測模塊為陀螺儀，所述報警模塊包括揚聲器和/或指示燈。

9.一種負(fù)重外骨骼機器人脫離方法，包括以下步驟：

實時監(jiān)測外骨骼機器人的平衡參數(shù)；

根據(jù)所述平衡參數(shù)判斷所述外骨骼機器人的平衡狀態(tài)；

當(dāng)判斷出所述外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)時，發(fā)出危險信號；

檢測到根據(jù)危險信號觸發(fā)而產(chǎn)生的緊急按鈕信號；

根據(jù)所述緊急按鈕信號控制電磁鐵斷電，使得綁縛在人體身上的鐵片脫離所述安裝在外骨骼機器人上的電磁鐵的吸附。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)重外骨骼機器人脫離方法，其特征在于，所述平衡參數(shù)包括外骨骼機器人在以外骨骼機器人腰部位置為原點建立的平衡坐標(biāo)系中X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度和外骨骼機器人沿所述平衡坐標(biāo)系的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度；

所述根據(jù)所述平衡參數(shù)判斷所述外骨骼機器人的平衡狀態(tài)的步驟包括：

根據(jù)外骨骼機器人在平衡坐標(biāo)系中沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的角度得到平衡坐標(biāo)系Z軸與世界坐標(biāo)系的Z軸之間的傾角；

將所述檢測的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度與預(yù)設(shè)的對應(yīng)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度閾值進(jìn)行比較；

將所述傾角與預(yù)設(shè)傾角閾值比較；

當(dāng)檢測的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度均小于等于對應(yīng)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)加速度閾值且所述傾角小于等于預(yù)設(shè)傾角閾值時，則判定所述外骨骼機器人處于平衡狀態(tài)，否則，判定所述外骨骼機器人處于不平衡狀態(tài)。