[發明專利]一種有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統

有效

• 申請號: 202010129898.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111319027B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 魏巍;林西川;夏禹軒
• 申請（專利權）人: 邁寶智能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/12;B25J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，包括主控單元、手持終端、驅動單元、航姿參考系統、電流檢測單元及電源單元，所述手持終端、驅動單元、航姿參考系統、電流檢測單元均與主控單元電連接，所述主控單元、航姿參考系統、電流檢測單元、電源單元設于外骨骼機器人背部，所述驅動單元設于外骨骼機器人的兩腿髖關節，所述手持終端獨立于外骨骼機器人本體，所述驅動單元包括電機、減速器和電機驅動器，所述電流檢測單元用于測量所述驅動單元的電流，所述航姿參考系統相對于外骨骼機器人的背部前傾；所述航姿參考系統用于測量人體的俯仰角，由MPU6050實現，通過直接讀取MPU6050加速度數據來測量人體的俯仰角。

2.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，通過在GND端加采樣電阻產生壓降，該壓降經過放大電路后由所述主控單元進行AD轉換，進而計算出驅動單元的電流。

3.如權利要求2所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，當所述驅動單元達到某一側機械限位時，電流會因為電機堵轉而明顯提升，由此確定電機的初始位置。

4.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，所述電機通過三相線和霍爾線連接至電機驅動器，所述電機驅動器和主控單元之間通過CAN通信的方式進行數據傳輸，所述主控單元通過讀取電機內部的霍爾傳感器數據并結合減速器的減速比，計算出髖關節的相對旋轉角度。

5.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，在穿戴過程中，當人體與外骨骼人機器人產生明顯交互力時，電流也變化，并將此作為外骨骼助力控制算法的輸入參數之一。

6.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，所述手持終端單元用于穿戴者控制外骨骼機器人開關機、切換外骨骼機器人工作模式以及調整外骨骼機器人助力等級。

7.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，所述手持終端和主控單元之間通過磁吸USB線進行電力及數據傳輸。

8.如權利要求7所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，所述磁吸USB線為四芯線，其中兩根為電源線，第三根用于控制外骨骼機器人開關機，第四根通過STM32的單線半雙工串口通信進行數據傳輸。

9.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，所述航姿參考系統相對于外骨骼機器人的背部前傾30°。

10.如權利要求1所述的有源腰部助力外骨骼機器人電氣系統，其特征在于，在外骨骼機器人的雙腿與背部、電池倉與背部之間的線束連接方式均為通過彈簧針的方式實現電氣連接。