[發明專利]負重外骨骼機器人脫離裝置及脫離方法

有效

• 申請號: 201410117846.3
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103901902A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）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）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及人機交互領域，特別是涉及一種負重外骨骼機器人脫離裝置及脫離方法。

背景技術

隨著科技的進步，人與機器人協同工作顯得尤為重要，而有時候機器人由于自身元器件的約束變得笨重，特別是機器人與人之間有連接裝置的時候，在機器人出現緊急情況的時候，無法實現人機在短時間內分離，出現不必要的傷亡。例如，傳統的用于外骨骼機器人與人體接觸一般采用捆綁式結構，當機器人出現意外時，使用者不能快速與機器人脫離，容易造成人員傷亡，其安全性低。

發明內容

基于此，有必要針對傳統的外骨骼機器人容易發生意外，安全性低的問題，提供一種能提高安全性的負重外骨骼機器人脫離裝置。

此外，還有必要提供一種能提高安全性的負重外骨骼機器人脫離方法。

一種負重外骨骼機器人脫離裝置，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測外骨骼機器人的平衡參數，并將所述平衡參數發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時，發出危險信號；

所述人體控制模塊用于當用戶得到危險信號時被觸發產生緊急按鈕信號；

所述主控制模塊用于根據所述平衡參數判斷外骨骼機器人的平衡狀態，當外骨骼機器人處于不平衡狀態時，控制所述報警模塊發出危險信號，并檢測到所述人體控制模塊被觸發時產生的緊急按鈕信號，以及根據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。

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，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構。

在其中一個實施例中，所述鐵片為柔性鐵片，所述電磁鐵為帶鐵心的電磁鐵。

在其中一個實施例中，所述平衡參數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系中沿X、Y、Z三個坐標軸的旋轉加速度和外骨骼機器人沿所述平衡坐標系的X、Y、Z三個坐標軸旋轉的角度；所述主控制模塊還用于根據外骨骼機器人在平衡坐標系中沿X、Y、Z三個坐標軸旋轉的角度得到平衡坐標系Z軸與世界坐標系的Z軸之間的傾角，將所述檢測的X、Y、Z三個坐標軸的旋轉加速度與預設的對應坐標軸的旋轉加速度閾值進行比較，以及將所述傾角與預設傾角閾值比較，當檢測的X、Y、Z三個坐標軸的旋轉加速度均小于等于對應坐標軸的旋轉加速度閾值且所述傾角小于等于預設傾角閾值時，則判定所述外骨骼機器人處于平衡狀態，否則，判定所述外骨骼機器人處于不平衡狀態。

在其中一個實施例中，所述傾角通過沿X、Y、Z三個坐標軸旋轉的角度的三角函數求得。

在其中一個實施例中，所述主控制模塊還用于存儲音頻信息，當外骨骼機器人處于不平衡狀態時，控制所述報警模塊將所述音頻信息作為危險信號發出。

在其中一個實施例中，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。

一種負重外骨骼機器人脫離方法，包括以下步驟：

實時監測外骨骼機器人的平衡參數；

根據所述平衡參數判斷所述外骨骼機器人的平衡狀態；

當判斷出所述外骨骼機器人處于不平衡狀態時，發出危險信號；

檢測到根據危險信號觸發而產生的緊急按鈕信號；

根據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。

在其中一個實施例中，所述平衡參數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系中X、Y、Z三個坐標軸的旋轉加速度和外骨骼機器人沿所述平衡坐標系的X、Y、Z三個坐標軸旋轉的角度；

所述根據所述平衡參數判斷所述外骨骼機器人的平衡狀態的步驟包括：

根據外骨骼機器人在平衡坐標系中沿X、Y、Z三個坐標軸旋轉的角度得到平衡坐標系Z軸與世界坐標系的Z軸之間的傾角；

將所述檢測的X、Y、Z三個坐標軸的旋轉加速度與預設的對應坐標軸的旋轉加速度閾值進行比較；

將所述傾角與預設傾角閾值比較；