CN111805511A

CN111805511A - 一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法

Info

Publication number: CN111805511A
Application number: CN202010445635.8A
Authority: CN
Inventors: 杨巍; 徐铃辉; 曹斌; 彭桢哲; 杨灿军
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: CN111805511B

Abstract

本发明涉及一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法，属于穿戴机器人技术领域。该控制方法包括依据针对表征该下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。该控制方法能在有效提高穿戴舒适性的同时，提高其使用安全性，可广泛应用于下肢无力或偏瘫患者的康复训练或辅助老年人的步行。

Description

一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及穿戴式机器人及其领域，具体地说，涉及一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统及其控制方法。

背景技术

随着人口的老龄化加剧，脑卒中病人不断增多；此外，由于交通事故、体育运动性损伤以及其他一些致伤因素造成的脊髓损伤都呈增长趋势，因此，对患者的早期康复训练治疗越来越受到重视，其主流是利用中枢神经系统的可塑性，通过运动训练使患侧出现相应的反应，改善肌肉张力，建立神经系统新的组合关系。然而凭借理疗师的经验对患者进行手动康复训练不但效率不高，而且效果也不理想。利用下肢外骨骼机器人康复训练系统，能够有效替代理疗师繁重的手动训练工作。同时，针对截瘫患者，下肢外骨骼作为代偿工具能辅助患者重新站起来步行，可以有效减少骨质疏松、压疮等疾病发生。

对于下肢外骨骼的结构，通常如公告号为CN208989576U的专利文献所公开的结构，自上而下，依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元。该种结构的下肢外骨骼在使用过程中存在，通常一种规格的外骨骼只能适配同一穿戴者，导致其使用成本较高。

为了解决上述问题，在公开号为CN103932870A的专利文献中公开了一种仿生设计下肢康复训练外骨骼，通过将分段调节和短距离连续调节组合起来发明了外骨骼腿杆连续手动调节机构，具体方案为采用类似千斤顶原理，调节中间螺钉时可连续调整上下连接杆的距离，与分段调节机构组合起来可实现外骨骼腿杆整段连续手动调节。由于其需要进行手动调节，而存在调节效率偏低的问题，因此，在部分设计中，将该调节机构设置成主动调节机构。

通过将大腿杆与小腿杆设置成长度可调结构，能有效地提高该下肢外骨骼对穿戴者身高的适配范围，有效地减低了成本；但由于人体生理关节较为复杂，而外骨骼设计关节一般将其近似为铰链关节，且大部分外骨骼设计均将髋关节、膝关节屈曲/伸展近似为单自由度定轴转动的铰链关节，这使得人体穿戴外骨骼步行过程中，因人体关节与外骨骼关节运动机理的差异引起人体腿部与外骨骼腿杆之间的相对运动，且在行走过程中，存在关节中心位置不匹配的问题，在穿戴及行走过程中，骨骼关节与人体关节之间的位置偏差能达到10毫米量级，由于相对较小，在现有外骨骼的设计中因考虑到人体肌肤组织柔软特性而将其进行忽略处理，但是在实际使用过程中，因绑带与人腿之间绑缚较紧，该较小的位移之差会带来较大的干涉力，长期往复会对人体下肢关节软组织造成损伤，尤其是下肢瘫痪患者的肢体感觉能力较弱，而平时难以感受到这些负面影响，存在较大的负面影响。

此外，在外骨骼系统辅助穿戴者运动的过程中，在驱使大腿杆摆动动作的时机为基于固设在大腿杆上的位姿检测传感器的检测数据进行判断，但在使用过程中，容易因传感器信号噪声影响出现误判，导致助行器与人体运动不协调的现象。

针对上述运动不协调问题，目前的解决的方案为通过采集人体肌肉电信号，结合自适应振荡器算法预测类周期性步态轨迹，实现机器人对人体髋关节的精准助力；该方法虽然能够通过预测而消除助力延时，但是对步行周期性有一定要求，当穿戴者频繁变换步行节奏时，因无法准确预测导致助力时机紊乱影响协调性。或者通过相角振荡器准确识别出人体在每个步行周期内对应的步态相位，从而实现对应步态相位的准确助力控制，但是其存在通过姿态传感器检测到关节角度后才能计算得到当前状态下的助力值，不具备预测功能，助力仍受延时影响而存在滞后感。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，以能有效地提高穿戴舒适性的同时，提高其使用安全性；

本发明的另一目的是提供一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统，以能有效地提高穿戴舒适性的同时，提高其使用安全性；

本发明的再一目的是提供一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，以能根据穿戴者步行节奏变化情况控制输出助力的同时，提高穿戴舒适性。

为了实现上述主要目的，本发明提供的一种腿长主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，自上而下，下肢外骨骼系统依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，大腿杆单元与小腿杆单元的杆长均为主动可调；该控制方法包括以下步骤：

调整补偿步骤，依据针对表征该下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。

在上述技术方案中，通过表征外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，而控制大腿杆与小腿杆的长度适配调节，从而弥补关节转动中心位置的偏差，从而无论是在穿戴等过程的坐下与站起，及行走过程中，使下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的关节转动位置减小至预设阈值之下，从而能在提高穿戴舒适性的同时，提高其使用安全性。

具体的方案为调整补偿步骤包括以下步骤：

获取步骤，获取用于表征下肢外骨骼系统的关节位置与穿戴者的下肢关节之间位置偏差的检测数据；

调节步骤，在检测数据表征位置偏差超过第一偏差阈值时，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至位置偏差小于第二偏差阈值；第二偏差阈值小于等于第一偏差阈值。

更具体的方案为检测数据为固设在腿杆上的绑带处拉力传感器的拉力检测数据，调节腿杆长度的步骤包括以下步骤：

当拉力检测值大于第一拉力阈值时，缩短用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值小于第二拉力阈值；第二拉力阈值小于等于第一拉力阈值；

当拉力检测值小于第三拉力阈值时，伸长用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值大于第四拉力阈值；第四拉力阈值大于等于第三拉力阈值，第三拉力阈值小于等于第一拉力阈值。

该技术方案以绑带拉力为判断基准，不仅判断过程简单，且更能贴近其使用安全性基准。

进一步的方案为第二拉力阈值小于第一拉力阈值，第四拉力阈值大于第三拉力阈值，第三拉力阈值小于第一拉力阈值。

优选的方案为第二偏差阈值小于第一偏差阈值。

另一个具体的方案为调整补偿步骤包括以下步骤：

获取步骤，获取下肢骨骼系统的关节角度数据；

计算步骤，依据预先设定的计算模型，基于关节角度数据计算大腿杆单元与小腿杆单元的目标腿杆长度；

调整步骤，基于所计算出的目标腿杆长度，大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度。

该技术方案的条件检测方式简单，且便于计算，同时有效性高。

具体的方案为计算模型为如下式所表示的三次样条拟合计算模型：

其中，H_hip(α)和H_knee(β)分别为外骨骼大腿杆和小腿杆的目标腿杆长度，α和β分别为下肢髋关节和膝关节角度，a和b分别为大腿杆和小腿杆的长度计算系数。

优选的方案为在大腿杆单元与小腿杆单元中：腿杆单元均包括可沿杆长方向相对滑动的腿杆内杆与腿杆外杆，及用于调节内外两杆之间的轴向位置的直线位移输出装置；直线位移输出装置包括与腿杆内杆及腿杆外杆中的一者固连的丝杆，与丝杆旋合而构成滚珠丝杆螺母机构的丝杆螺母，通过同步带减速机构驱使丝杆螺母转动的旋转驱动电机，及用于对旋转驱动电机的转角进行检测的编码器；丝杆螺母可转动地与腿杆内杆及腿杆外杆中的另一者固连。该技术方案在使用过程中，能基于滚珠丝杆螺母机构与同步带所组成的二级减速，以实现各腿杆长度的连续电动调节的同时，能形成自锁，以保证在正常受力时不对驱动电机带来过大反向负载。

为了实现上述另一目的，本发明提供的腿长主动可调的下肢外骨骼系统，包括控制单元及依序连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，大腿杆单元与小腿杆单元的杆长均为主动可调；控制单元包括处理器与存储器，存储器存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，能实现上述任一技术方案所描述的控制方法的步骤。

为了实现上述再一目的，本发明提供的控制方法包括以下步骤：

阶段识别步骤，基于位姿检测传感器所输出的位姿检测信息，利用自适应振荡器算法预测当前步行相位；若所预测出的相位与检测信息所表征的相位之差小于预设阈值，则为平稳阶段，否则为变化阶段；

变化阶段控制步骤，在步行节奏处于变化阶段时，基于相角振荡器识别出步态相位，计算髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出与该步态相位相对应的助力数据；

平稳阶段控制步骤，在步行节奏处于平稳阶段时，基于自适应振荡器算法预测类周期性步态轨迹，结合布设在大腿杆上的位姿传感器所输出的关节角度数据，计算髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出的助力数据。

该技术方案能在外骨骼的助力控制过程中，结合相角振荡器对把节奏变化步态适应性强和自适应振荡器步态预测准确的特点，而在步行节奏频繁变化时采用基于相角振荡器的助力控制方法，允许其存在延时，而在步行节奏平稳时采用基于自适应振荡器的助力控制方法，通过准确预测步态实现无延时助力，从而能够更好地根据穿戴者步行节奏变化情况控制输出助力。

附图说明

图1为本发明实施例1中下肢外骨骼系统的主视图；

图2为本发明实施例1中腿杆长度调节单元的结构示意图；

图3为本发明实施例1中下肢外骨骼系统处于坐姿时的主视图；

图4为本发明实施例1中下肢外骨骼系统从坐姿状态到站立之间的过程示意图；

图5为本发明实施例3中下肢外骨骼系统的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1至图4，本发明下肢外骨骼系统包括控制单元、检测单元及外骨骼1。控制单元包括处理器与存储器，检测单元向控制单元输出检测信号，在本实施例中，检测单元包括用于检测各个关节角度的角度传感器与置于绑带上用于检测绑带拉力的拉力传感器；控制单元向外骨骼的各驱动机构输出控制信号，以驱动外骨骼按照预定轨迹行走。

外骨骼1包括腰部穿戴单元11、髋关节单元12、大腿杆13、大腿绑带14、膝关节单元15、小腿绑带16、小腿杆17、踝关节单元18及柔性足底单元19。腰部穿戴单元11用于外骨骼系统与人体腰部的固定；大腿杆13用于带动人体大腿运动，与大腿绑带14及腿杆长度调节机构10一起构成本实施例中腿杆长度为主动可调的大腿杆单元；小腿杆17用于带动人体小腿运动，与小腿绑带16及腿杆长度调节机构10一起构成本实施例中腿杆长度为主动可调的小腿杆单元。绑带用于连接腿杆与人腿，从而使腿杆可带动人腿按预定轨迹运动；柔性足底单元与人体脚配合，从而通过踝关节单元18带动其相对小腿杆17运动而驱使脚掌相对小腿运动。其中，髋关节单元12包括连接臂123，用于将连接臂123的内端连接至腰部穿戴单元11的背部支架110上的髋关节内收/外展关节机构121，及用于将大腿杆13连接至连接臂123的外端部上的髋关节屈曲/伸展驱动单元122。

如图2所示，为了调节腿杆长度，将大腿杆与小腿杆均设置为包括可沿杆长方向相对滑动的腿杆内杆21与腿杆外杆22，腿杆长度调节机构为用于调节内外两杆之间的轴向位置的直线位移输出装置，具体包括与腿杆外杆22固连的丝杆31，与丝杆31旋合而构成滚珠丝杆螺母机构的丝杆螺母32，通过同步带减速机构33驱使丝杆螺母32转动的旋转驱动电机34，及用于对旋转驱动电机34的转角进行检测的编码器；丝杆螺母32可转动地与腿杆内杆21固连。

在使用过程中，对上述下肢外骨骼系统的控制方法包括获取步骤S11与调节步骤S12，即存储在存储器内的计算机程序被处理器执行时，能实现该两个步骤，具体过程如下：

获取步骤S11，获取用于表征下肢外骨骼系统的关节位置与穿戴者的下肢关节之间位置偏差的检测数据。

在该步骤中，采用绑带拉力是否位于预设区间之外而判断两个关节转动中心位置之间的位置偏差，从而能更好地贴近实际情况，且适配性广；即采用布置于绑带处的力传感器，检测沿腿杆长度方向的拉压力变化，当超出阈值时，相应的调节对应腿杆长度，以降低拉压力值；该方法避免了前期拟合计算模型建立，对不同人体差异化步行、坐站等习惯具有更好的适应性。

调节步骤S12，在检测数据表征前述二者关节转动中心位置偏差超过第一偏差阈值时，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至该位置偏差小于第二偏差阈值；其中，第二偏差阈值小于等于第一偏差阈值。

在该步骤中，偏差阈值为绑带上拉力传感器的拉力阈值，具体判断过程为当拉力检测值大于第一拉力阈值时，缩短用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值小于第二拉力阈值；及当拉力检测值小于第三拉力阈值时，伸长用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值大于第四拉力阈值；第四拉力阈值大于等于第三拉力阈值，第三拉力阈值小于等于第一拉力阈值。对于拉力阈值的具体设置根据实际使用对象与下肢外骨骼结构进行设置，通常要求第二拉力阈值小于第一拉力阈值，第四拉力阈值大于第三拉力阈值，第三拉力阈值小于第一拉力阈值，及第二偏差阈值小于第一偏差阈值。

在本实施例中，存储有多个使用者的拉力阈值设置，在检测到对应使用者的身份信息时，例如基于刷卡识别、指纹识别等身份识别技术进行识别，将利用与该使用者相适配的阈值设置控制调节步骤。

在上述控制过程中，主要包括在从站立位姿与坐姿之间的位置切换过程中，及行走过程中两个动作阶段的关节转动中心位置的弥补调节。

站立位姿与坐姿之间的位置切换过程通常为人体穿戴外骨骼的过程，在该人体穿戴外骨骼步行过程中，人体坐姿下穿戴好外骨骼，绑好绑带后站立起来过程中，各部位的绑带会与人肢体产生偏移，给人体造成不适；例如从坐姿到站姿过程中，人体大腿会相对大腿绑带向下移动，此时需要控制大腿杆长度调节，确保大腿杆长度变长，绑带下移，以补偿人体大腿向下移动的距离，使得人体从坐姿到站姿后绑带仍然在同一个绑紧部位与肢体固连。

穿戴者在行走过程中，随着各关节角度变化，生理关节转动中心会出现固定规律的运动，此时可以通过控制各腿杆长度调节模块的驱动电机位置，实现在不同关节角度下的腿杆长度调节；例如，在膝关节屈曲过程中，随着屈曲角度增大，膝关节转动中心发生移位，这使得外骨骼小腿绑带处与外骨骼膝关节转轴距离需要变长，此时可以通过小腿杆长度电动调节，以实现该处的关节动态转轴匹配。

在腿杆长度的调节过程中，采用带编码器电机驱动，配合由同步带和滚珠丝杠组成的二级减速，实现各腿杆长度的连续电动调节。二级减速机构具备自锁功能，以保证在正常受力时不对驱动电机带来过大反向负载。通过二级减速器减速比计算，可以得到电机转角与腿杆长度的定量化关系式，因此在实际控制过程中，通过计算得出腿杆长度期望值，然后反算得到电机控制位置值，从而对电机进行位置控制，由编码器检测电机实际运行位置。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

在本实施例中，控制方法包括获取步骤S21、计算步骤S22及调整步骤S23，具体过程如下：

获取步骤S21，获取下肢骨骼系统的关节角度数据。

计算步骤S22，依据预先设定的计算模型，基于关节角度数据计算大腿杆单元与小腿杆单元的目标腿杆长度。

在该步骤中，为基于已有腿杆长度与关节角度关系，计算模型为如下式所表示的三次样条拟合计算模型：

调整步骤S23，基于所计算出的目标腿杆长度，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度。

实施例3

作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

在上述两个实施例的控制方法中，主要为依据针对表征下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，例如绑带拉力检测数据与关节角度数据等，控制大腿杆单元与小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差；而在本实施例中，在下肢外骨骼系统的使用过程中，不仅对其腿杆长度进行适当调整，且在运动过程中，基于其步行节奏的变形情况，而控制髋关节单元控制器其腿杆摆动状态。

如图5所示，该控制方法包括以下步骤：

阶段识别步骤S31，基于位姿检测传感器所输出的位姿检测信息，利用自适应振荡器算法预测当前步行相位；若所预测出的相位与检测信息所表征的相位之差小于预设阈值，则为平稳阶段，否则为变化阶段。

步行节奏频繁变化的变化阶段通常为步行速度切换过渡阶段，在本实施例中，对其判断为基于固设在大腿杆上的位姿传感器获取该位姿检测数据。

变化阶段控制步骤S32，在步行节奏处于变化阶段时，基于相角振荡器识别出步态相位，计算髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出与该步态相位相对应的助力数据。

在变化阶段中，计算助力数据为采用相角助力法进行计算，助力数据为力矩τ，具体为按照下式进行计算。

τ＝c sinφ+d cosφ

其中，φ为预测出的相角。

平稳阶段控制步骤S33，在步行节奏处于平稳阶段时，基于自适应振荡器算法预测类周期性步态轨迹，结合布设在大腿杆上的位姿传感器所输出的关节角度数据，计算髋关节屈曲/伸展驱动单元所输出的助力数据。

在平稳阶段，采用误差角助力法计算助力数据，即计算力矩τ，具体为按照下式进行计算。

τ＝k·θ_error

其中，θ_error是预测的角度与实际测量得到的角度误差，k为计算比例。

对于上述平稳阶段与变化阶段具体计算方法还可采用现有技术中的其他计算方法，并不局限于上述两种方法。

基于相角振荡器(Phase Oscillator,PO)的助力控制对变化步态适应性强，但存在延时滞后，在步行节奏变化阶段用该方法进行助行器助力控制，在牺牲延时的条件下确保助力时机不紊乱，保障一定的协调性；基于自适应振荡器(Adaptive Oscillators,AOs)的助力控制在步行节奏变化小，周期性强时预较为精准，此时利用该方法可消除延时引起的滞后感，确保步行助力时机精准，增强其协调性。

相角的计算公式为

人体穿戴助行机器人在步行过程中，相角φ呈周期性振荡；变化趋势为即使步行节奏变化，相角仍然保持不变；因此基于相角振荡器PO可以准确获取当前时刻步态周期，相应地给出助力驱动力矩。然而由于其无法预测步态轨迹，即人体髋关节屈曲/伸展角度值，因此存在助力延时，即助力在关节端实现的时候已距离姿态信号采集时刻过了一定延时。

而借助自适应振荡器AOs可以实现步态预测。利用人体步行髋关节屈曲/伸展角度数据作为输入，通过AOs动态系统可以学习该输入角度变化规律，得出角度学习预测值。在类周期稳定步行时，AOs动态系统对于角度预测值较为准确，可用气预测值判断对应步态周期，从而控制助行器提供相应的助力值。由于该方法是提前固定延时时间预测到角度值，发送给电机控制器的助力值为固定延时后的值，在关节端实现的助力恰好为固定延时后真实所需的助力值，因此避免了延时产生的滞后感。

在使用过程中，在人体步行时，安装于大腿杆处的姿态传感器检测到髋关节屈曲/伸展角度和角速度数据，从而通过基于PO和AOs混合的助力控制算法发送电机力矩控制信息给电机控制器，从而控制髋关节摆动，利用助行器大腿绑带传递助力至人体大腿，辅助人体步行。

上述控制方法在使用过程中，通过在线控制外骨骼各腿杆长度调节，确保在各个阶段外骨骼的转动中心都能够良好匹配人体对应关节，且保障外骨骼绑带与人体肢体之间以正常合理的固定配合位置传递辅助力。

Claims

1.一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统的控制方法，自上而下，所述下肢外骨骼系统依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的杆长均为主动可调，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

调整补偿步骤，依据针对表征所述下肢外骨骼系统处于动作状态的参数检测数据，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度，至补偿所述下肢外骨骼系统的关节转动中心位置与穿戴者的下肢关节转动中心位置之间位置偏差。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调整补偿步骤包括以下步骤：

获取步骤，获取用于表征所述下肢外骨骼系统的关节位置与穿戴者的下肢关节之间关节转动中心位置偏差的检测数据；

调节步骤，在所述检测数据表征所述位置偏差超过第一偏差阈值时，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度，至所述位置偏差小于第二偏差阈值；所述第二偏差阈值小于等于所述第一偏差阈值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述检测数据为固设在腿杆上的绑带处拉力传感器的拉力检测数据，调节腿杆长度的步骤包括以下步骤：

当拉力检测值大于第一拉力阈值时，缩短用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值小于第二拉力阈值；所述第二拉力阈值小于等于所述第一拉力阈值；

当拉力检测值小于第三拉力阈值时，伸长用于固设该绑带的腿杆长度，至该拉力检测值大于第四拉力阈值；所述第四拉力阈值大于等于所述第三拉力阈值，所述第三拉力阈值小于等于所述第一拉力阈值。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：

所述第二拉力阈值小于所述第一拉力阈值，所述第四拉力阈值大于所述第三拉力阈值，所述第三拉力阈值小于所述第一拉力阈值。

5.根据权利要求2至4任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：

所述第二偏差阈值小于所述第一偏差阈值。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调整补偿步骤包括以下步骤：

获取步骤，获取所述下肢骨骼系统的关节角度数据；

计算步骤，依据预先设定的计算模型，基于所述关节角度数据计算所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的目标腿杆长度；

调整步骤，基于所计算出的目标腿杆长度，控制所述大腿杆单元与所述小腿杆单元调节其腿杆长度。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述计算模型为如下式所表示的三次样条拟合计算模型：

8.根据权利要求1至7任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于，在所述大腿杆单元与所述小腿杆单元中：

腿杆单元均包括可沿杆长方向相对滑动的腿杆内杆与腿杆外杆，及用于调节内外两杆之间的轴向位置的直线位移输出装置；

所述直线位移输出装置包括与所述腿杆内杆及所述腿杆外杆中的一者固连的丝杆，与所述丝杆旋合而构成滚珠丝杆螺母机构的丝杆螺母，通过同步带减速机构驱使所述丝杆螺母转动的旋转驱动电机，及用于对所述旋转驱动电机的转角进行检测的编码器；所述丝杆螺母可转动地与所述腿杆内杆及所述腿杆外杆中的另一者固连。

9.根据权利要求1至8任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于，在步行过程中，所述控制方法包括以下步骤：

10.一种腿杆长度主动可调的下肢外骨骼系统，包括控制单元及依序连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元，所述大腿杆单元与所述小腿杆单元的杆长均为主动可调；所述控制单元包括处理器与存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：

所述计算机程序被所述处理器执行时，能实现权利要求1至9任一项权利要求所述的控制方法的步骤。