[發明專利]一種主動式單側股骨外骨骼及控制方法

在審

• 申請號: 202210853058.5
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115350048A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 劉學文;陳靜
• 申請（專利權）人: 劉學文
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/11
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 趙磊

1.一種主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述外骨骼包括圍合在穿戴者腰部的環腰支架（1）、設置在環腰支架（1）單側外側的作動器支架（2）；所述作動器支架（2）上固定有作動器（3），作動器（3）通過舵盤與擺臂（4）上端連接，擺臂（4）下端連接環腿結構（5），所述環腰支架（1）上設置有控制盒（10），所述控制盒（10）內置GPS傳感器和身體姿態傳感器，所述控制盒（10）通過軟質電纜連接一個手持控制器（12），控制盒下方連接有運動傳感器單元，所述GPS傳感器、身體姿態傳感器、運動傳感器和作動器均與手持控制器電連接。

2.根據權利要求1所述的主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述環腰支架（1）包括第一弧形結構（14）、第二弧形結構（19）和背板（16），所述第一弧形結構（14）和第二弧形結構（19）的前端分別連接有綁帶，所述綁帶包括左綁帶和右綁帶，所述左綁帶連接在第二弧形結構（19）上，所述右綁帶連接在第一弧形結構（14）上，所述左綁帶上設置有左綁帶插扣，右綁帶上設有右綁帶插扣，左綁帶插扣與右綁帶插扣對應插合；所述第一弧形結構（14）和第二弧形結構（19）的后端與背板（16）的調節孔通過螺栓固定連接。

3.根據權利要求1所述的主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述環腿結構（5）包括落腿支撐具（6）和抬腿支撐具（7），所述落腿支撐具（6）和抬腿支撐具（7）通過軟質非彈性連接器（8）連接。

4.根據權利要求1所述的主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述作動器（3）由大扭矩舵機和與之輸出軸相連的減速機組成。

5.根據權利要求2所述的主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述第二弧形結構（19）為一體式硬質弧形結構、第一弧形結構（14）為鉸鏈連接的雙片式硬質弧形結構，所述第一弧形結構（14）和第二弧形結構（19）的弧形與穿戴者腰型契合，所述綁帶包括固定綁帶（18）和斜拉綁帶（17），所述固定綁帶（18）和斜拉綁帶（17）均包括左綁帶和右綁帶，所述固定綁帶的左綁帶和右綁帶分別連接在第二弧形結構（19）、第一弧形結構（14）的中間位置；所述斜拉綁帶的左綁帶和右綁帶分別連接在第二弧形結構（19）、第一弧形結構（14）的斜對角位置處，所述左綁帶上設置有左綁帶插扣，右綁帶上設有右綁帶插扣，左綁帶插扣與右綁帶插扣對應插合連接。

6.根據權利要求1所述的主動式單側股骨外骨骼，其特征在于：所述運動傳感器為加速度傳感器；身體姿態傳感器為陀螺儀。

7.根據權利要求1-6任一項所述的主動式單側股骨外骨骼的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

S1：系統預置動作模式，所述動作模式包括坐下模式、站起模式、水平行走模式、上臺階模式和下臺階模式；

S2：穿戴者通過手持控制器選擇系統預置的動作模式之一；

S3：運動識別子模塊根據身體姿態傳感器和運動傳感器獲取根據角度變化和角速度變化識別穿戴者運動功能正常的腿的運動狀態；

S3：姿態安全識別模塊根據身體姿態傳感器和運動傳感器獲取的身體傾角及角速度參數計算身體是否在正常的可自主調節的范圍內，若在，則按照選擇的動作模式驅動作動器帶動有運動功能障礙的腿進行動作，實現雙腿協調的或連續的運動。