[發(fā)明專利]一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011154470.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112494280B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張泉;韓亞威;李龍;田英仲;金滔;胡慧娟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶，涉及康復(fù)醫(yī)療及運動控制技術(shù)領(lǐng)域。基于摩擦電的智能運動感知安全帶包括腰部安全帶、腿部安全帶及上下連接扣。腰部安全帶包括安全帶主體、左右連接鎖緊扣、運動意圖識別傳感器以及安全帶?機器人連接裝置；腿部安全帶包括腿部安全帶主體、鎖緊扣以及步速檢測傳感器；該智能運動感知安全帶，基于摩擦電原理，設(shè)計相應(yīng)的檢測傳感器，能夠?qū)\動信號進行高精度、高響應(yīng)速度地進行識別檢測，同時，可在不同的康復(fù)機器人上進行快速連接拆卸，有較好的互換性，能夠為康復(fù)醫(yī)療設(shè)備及運動控制提供高效的控制信號支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及康復(fù)醫(yī)療及運動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶。

背景技術(shù)

隨著我國進入老齡化社會，人口老齡化問題日益嚴重，針對老年人步行和生活起居問題的助行機器人研究得到廣泛關(guān)注。康復(fù)機器人主要是通過識別使用者的運動意圖，通過連接人與機器人的安全帶，給使用者提供支撐力，并在識別與運動意圖后，驅(qū)動機器人跟隨使用者運動，實現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練。因此，可識別運動意圖及行走速度的智能腰帶可以很好地服務(wù)于康復(fù)醫(yī)療，這成為亟待了解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶，能夠?qū)\動信號進行高精度、高響應(yīng)速度地進行識別檢測，同時，可以在不同的康復(fù)機器人上進行快速連接拆卸，有較好的互換性。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于摩擦電的智能運動感知安全帶，包括腰部安全帶、腿部安全帶及上下連接扣；

腰部安全帶包括安全帶主體、左右連接鎖緊扣、四個運動意圖識別傳感器以及安全帶-機器人連接裝置；

腿部安全帶包括腿部安全帶主體、鎖緊扣以及步速檢測傳感器；

所述腰部安全帶與人體腰部和臀部形狀相似，使腰部安全帶的形狀與人體接觸部位形狀相適配，左右連接鎖緊扣縫定在腰部安全帶上腰部位置，用于鎖緊腰部安全帶主體與人的間隙；四個運動意圖識別傳感器分別布置在腰部安全帶主體內(nèi)側(cè)，通過棉線縫定，四個傳感器的位置布置于腰部左右前后位置，通過人體不同運動狀態(tài)對傳感器的不同信號刺激，經(jīng)過邏輯分析，得到人體的運動意圖；安全帶-機器人連接裝置，布置在腰部安全帶主體的左右兩側(cè)，用以連接安全帶與機器人，根據(jù)機器人的具體連接形式進行更換；所述腿部安全帶通過上下連接扣與腰部安全帶連接；鎖緊扣用于鎖緊腿部安全帶與大腿之間的間隙，并根據(jù)實際情況調(diào)整腿部安全帶的上下位置；步速檢測傳感器通過棉線，布置在腿部安全帶上處于大腿內(nèi)側(cè)的位置，用以檢測人在行走時的行走速度。

優(yōu)選地，所述腰部安全帶的安全帶主體通過左右連接鎖緊扣與人體鎖緊，并通過鎖緊扣的安全帶余量適應(yīng)不同人體體型的需求；所述安全帶-機器人連接裝置用以連接安全帶與機器人，通過機器人給使用者提供一定的支撐力，并引導(dǎo)使用者進行行走康復(fù)訓(xùn)練；所述四個運動意圖識別傳感器用以檢測使用者的運動狀態(tài)，將信號傳遞至機器人控制模塊，驅(qū)動機器人跟隨使用者的運動。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向支架包括上導(dǎo)向支架和下導(dǎo)向支架，所述上導(dǎo)向支架固定于所述上安裝板的下表面，所述下導(dǎo)向支架固定于所述中安裝板的上表面，所述上導(dǎo)向支架和所述下導(dǎo)向支架固定連接。

優(yōu)選地，所述運動意圖識別傳感器包括ABS主體殼、上下金屬電極、板簧、硅膠片和腈綸片；所述上下金屬電極分別布置在ABS主體殼的內(nèi)側(cè)，硅膠片和腈綸片布置在金屬電極的側(cè)面，ABS主體殼在人體有相對于安全帶的運動趨勢時，會被有壓縮，導(dǎo)致硅膠片與腈綸片接觸摩擦，在金屬電極產(chǎn)生一定的電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生電壓，作為運動信號提供給機器人，在機器人跟隨人體的運動后，摩擦結(jié)束，產(chǎn)生一個相反的電壓信號；所述板簧安裝于ABS主體殼的兩側(cè)，用以提供一定的復(fù)位力，供ABS主體殼復(fù)位；通過對四個傳感器檢測到信號進行邏輯分類，判斷使用者的運動意圖：前進、后退、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。