[發明專利]一種助行機器人及組合式智能控制方法

有效

• 申請號: 201710349883.0
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107015564B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 黃劍;曹浩;熊蔡華;陶春靜;晏箐陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;A61H3/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種助行機器人及其智能控制方法，助行機器人包括：手柄、半圓弧機構、球關節、半U型架、機器人軀干、外展式支撐結構、全向底盤；手柄用于使用者握扶，傳遞用戶運動意圖；半圓弧機構用于防跌倒緩沖和人機交互時的高度與角度調節；球關節用于驅動半圓弧機構運動；半U型架用于使用者前臂支撐；機器人軀干用于實現數據的采集、數據的處理、數據的傳輸和運動控制；外展式支撐結構用于防護向后跌倒；全向底盤用于帶動機器人360°全向運動。本發明可供不同下肢力量老年人使用，形體小巧，具有多種康復訓練方式，且能全方位防護跌倒的組合式智能助行機器人，擴大了適用人群范圍，增強了用戶室內使用的便攜性和可操作性，豐富了康復訓練方式。

技術領域

本發明屬于人機交互、助行康復技術領域，更具體地，涉及一種助行機器人及組合式智能控制方法。

背景技術

我國作為一個人口大國，老年人口已經從2010年的1.78億增長到2016的2.3億，占總人口的16.7％，空巢和獨居老年人近1億人，60歲以上失能半失能老年人約3500萬人。一方面，人口老齡化增加了致殘幾率和殘疾人數量。另一方面，長期以來慢病患者急性期治療模式導致慢病致殘率越來越高。根據世界衛生組織提出的60歲以上的人群占社會總人數10％以上，或65歲以上的人群占社會總人數的7％以上時為老年化國家，中國已經快速進入老齡社會，未來這二三十年，將會有4億多60歲以上老年病患者及5億以上慢病患者需要康復治療。此外，我國康復專業技術人員存在極大缺口，供需比高達1∶10000左右，因此引入助行和康復機器人不僅輔助下肢力量虛弱的老年人正常行走，亦可大幅提升行業康復水平，還可有效彌補康復醫師短缺的問題。

目前，助行機器人的使用者多為老年人，他們普遍視力較差，下肢力量偏弱甚至是行走困難。而當前的助行機器人普遍都是單個機器人，只能滿足擁有一定下肢力量的老人使用，無法應對失能嚴重的老人的助行、康復訓練需求。且單個助行機器人只能通過輔助行走來鍛煉老年人的下肢力量，康復效果有限，功能單一。而且現有的助行機器人一般體型偏大，過于占用室內空間，不便于使用和室內活動，靈活性不足。

因此目前亟需開發出一套助行機器人系統，既能滿足不同下肢力量的年老人使用需求，具有多種康復訓練方式，而且能全方位預防跌倒，同時減小機器人體積，強化其環境適應能力，以取得更好的助行效果，以期待逐步實現助行機器人產品化和產業化。

發明內容

針對上述助行機器人的缺陷，本發明的目的在于提供一種可供不同下肢力量老年人使用，形體小巧，具有多種康復訓練方式，且能全方位防護跌倒的組合式智能助行機器人，擴大了適用人群范圍，增強了用戶室內使用的便攜性和操作性，豐富了康復訓練方式，加強了安全防護機制，旨在解決現有助行機器人適用人群及功能單一，安全防護機制不夠全面，占用室內空間偏大，康復訓練效果有限的問題。

本發明提供了一種助行機器人，包括：手柄、半圓弧機構、球關節、半U型架、機器人軀干、外展式支撐結構、全向底盤；手柄用于使用者握扶，傳遞用戶運動意圖；半圓弧機構用于防跌倒緩沖和人機交互時的高度與角度調節；球關節用于驅動半圓弧機構運動；半U型架用于使用者前臂支撐；機器人軀干用于實現數據的采集、數據的處理、數據的傳輸和運動控制；外展式支撐結構用于防護向后跌倒；全向底盤用于帶動機器人360°全向運動。

更進一步地，所述半圓弧機構包括：急停開關、法蘭盤和六維力傳感器；所述急停開關位于右上側，用于突發或意外情況下停止機器人的運動；所述法蘭盤與所述球關節和所述六維力傳感器相連；所述六維力傳感器與所述機器人軀干相連，用于測量用戶握手柄的力數據。