CN112060060A - 一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于外骨骼机器人领域，具体涉及一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人及控制方法。包括腰髋部支架以及两组腿部机构，腰髋部支架为被动驱动式，包括可调节腰架和髋关节助力卷簧机构，髋关节助力卷簧机构实现两个髋关节的屈/伸；每个腿部机构包括膝关节驱动电机，谐波减速器，膝关节角度传感器，踝关节球铰以及足部；通过膝关节驱动电机和谐波减速器实现膝关节的屈/伸；通过所述踝关节球铰实现踝关节的背伸/跖屈、内/外翻以及旋转动作。本发明的大腿髋关节采用卷簧机构实现髋关节的被动驱动，采用电机实现膝关节的主动驱动，在保证穿戴者负载能力的前提下，降低了下肢助力外骨骼机器人系统的复杂程度、结构简单、控制容易。

Description

一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人及控制方法

技术领域

本发明属于外骨骼机器人领域，具体涉及一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人及控制方法。

背景技术

下肢外骨骼机器人是一种可穿戴的智能助力装置，通过与穿戴者进行协同运动，可以辅助人体进行行走、搬运等工作，减少运动给人体带来的疲劳与损伤，提高人体的机能。其应用领域十分广泛，在军事领域上，可以提高士兵的运动灵活性、机动性、负重能力等；在医疗领域，可以帮助下肢肌无力、偏瘫患者进行康复训练；在民用领域，可以帮助穿戴者提高搬运重物能力，提高行走耐久性等。目前，外骨骼机器人结构笨重、穿戴舒适性差、控制系统复杂等仍是亟待解决的问题。

如申请号为201610520405.7的中国专利申请公开了下肢助力机械外骨骼，是模拟人体腿部结构，在人腿左右两侧设置机械腿，但这种拟人的设计方式使得负载的作用力作用在足底支撑面之外，力传递设计不合理，助力效果一般，同时该专利申请还不具备机械腿长短调节功能，对穿戴者的适应性较差；并且，铰接的机械关节结构无法满足人体运动需求，存在人机之间的运动干涉；另外，上述专利申请的下肢助力机械外骨骼的膝关节驱动机构采用缆绳式驱动，机构设计复杂，制造、装配难度大，控制精度较差。

如申请号为201710568000.5的中国专利申请公开了穿戴式下肢外骨骼助行装置，在其两个髋关节和两个膝关节上都加入了电机，并将驱动器、电路板等安装于大小腿杆件上，导致外骨骼整体较为笨重；同时，由于该专利申请大量电机的引入，外骨骼的控制系统也较复杂。

如申请号为201811075244.0的中国专利申请公开了一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，所述的外骨骼的髋关节和膝关节都采用柔性套索进行被动的驱动，为了布置绳索该专利申请有较多外伸的结构，导致外骨骼与人体的贴合度较差，在运动过程中容易与人体发生干涉；同时，该专利申请未设计足部支撑结构，对负载没有支撑作用外还增加了人体的负担，更容易导致疲惫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人，解决了现有外骨骼机器人驱动冗余、结构复杂且笨重的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人，包括腰髋部支架以及两组腿部机构，两组腿部机构对称安装于腰髋部支架上；

所述腰髋部支架为被动驱动式，包括可调节腰架和髋关节助力卷簧机构，所述髋关节助力卷簧机构实现两个髋关节的屈/伸；

每个所述腿部机构包括膝关节驱动电机，谐波减速器，膝关节角度传感器，踝关节球铰以及足部；

通过膝关节驱动电机和谐波减速器实现膝关节的屈/伸；

通过所述踝关节球铰实现踝关节的背伸/跖屈、内/外翻以及旋转动作。

进一步的，所述髋关节助力卷簧机构包括外壳，助力卷簧，卷簧连接件，方型轴和输出杆；

所述助力卷簧内端与卷簧连接件连接，外端安装于可调节腰架上的凹槽内，卷簧连接件、方型轴与输出杆依此连接并采用紧固螺母进行固定，所述输出杆以髋关节中心为转动轴进行转动连接；

当输出杆角度发生变化时，被动髋关节助力卷簧机构中的助力卷簧被带动并开始蓄能；当输出杆角度趋于恢复时，被动髋关节助力卷簧机构中的助力卷簧所储存的能力将被释放，为髋关节提供助力。

进一步的，所述每个所述腿部机构还包括上大腿杆，腿部外壳，大腿固定绑缚机构，下大腿杆，上小腿杆，小腿固定绑缚机构和下小腿杆；

所述上大腿杆的下部设有多个长度方向的销孔，所述下大腿杆的上部设有多个长度方向的销孔，通过大腿固定绑缚机构实现上大腿杆和下大腿杆长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现大腿长度的可调；

所述上小腿杆的下部设有多个长度方向的销孔，所述下小腿杆的上部设有多个长度方向的销孔，通过小腿固定绑缚机构实现上小腿杆和下小腿杆长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现小腿长度的可调。

进一步的，所述大腿固定绑缚机构包括大腿调节拉环，大腿复位弹簧，大腿固定销钉，大腿固定销，大腿固定销壳，大腿绑缚轴端卡簧，大腿绑缚轴和大腿绑缚块；

所述大腿调节拉环、大腿复位弹簧、大腿固定销钉、大腿固定销、大腿固定销壳、大腿绑缚轴端卡簧、大腿绑缚轴和大腿绑缚块依此安装于上大腿杆上，大腿固定销钉依次穿过大腿固定销、大腿复位弹簧和大腿固定销壳，末端安装大腿调节拉环，大腿复位弹簧两端分别与大腿固定销和大腿固定销壳接触；

所述大腿固定绑缚机构安装在上大腿杆上后，大腿固定销在大腿复位弹簧的作用下插入大腿杆和下大腿杆上的销孔内，将上大腿杆和下大腿杆进行长度方向的连接。

进一步的，两个所述大腿绑缚块通过大腿绑缚实现大腿上的穿戴固定，大腿绑缚上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。

进一步的，所述膝关节驱动电机、谐波减速器分别与下大腿杆、上小腿杆连接；

所述膝关节角度传感器包括角度传感器，联轴器，编码轴，编码轴座和法兰盘；

所述角度传感器安装于电机外壳上，联轴器两端分别采用紧固螺母连接编码轴和角度传感器的轴，所述连接编码轴与编码轴座通过过盈配合连接，所述编码轴座和法兰盘采用螺栓连接，人体关节运动时法兰盘跟随转动，编码轴穿过膝关节驱动电机的中空电机轴将膝关节位置角度信息回传至膝关节角度传感器。

进一步的，所述小腿固定绑缚机构包括小腿调节拉环，小腿复位弹簧，小腿固定销钉，小腿固定销，小腿固定销壳，小腿绑缚轴端卡簧，小腿绑缚轴和小腿绑缚块；

所述小腿调节拉环、小腿复位弹簧、小腿固定销钉、小腿固定销、小腿固定销壳、小腿绑缚轴端卡簧、小腿绑缚轴和小腿绑缚块依此安装于上小腿杆上，所述小腿固定销钉依此穿过小腿固定销、小腿复位弹簧、小腿固定销壳，末端安装小腿调节拉环，所述小腿复位弹簧两端分别与小腿固定销和小腿固定销壳接触；

所述小腿固定绑缚机构安装在上小腿杆上后，固定销在小腿复位弹簧的作用下插入小腿杆和下小腿杆上的销孔内，将上小腿杆和下小腿杆进行长度方向的连接。

进一步的，两个所述小腿绑缚块通过小腿绑缚实现小腿上的穿戴固定，小腿绑缚上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。

进一步的，所述下大腿杆为折弯板，下大腿杆的下部折弯的方向朝向外侧；所述上小腿杆为折弯板，上小腿杆的上部折弯的方向朝向里侧。

一种利用上述的主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的控制方法，方法步骤如下：

步骤(1)：穿戴者穿戴好下肢助力外骨骼机器人之后，开机，保持站立静止状态若干时间，调整腿部机构的各杆长度，以适应穿戴者身高，同步进行膝关节角度传感器及薄膜压力传感器初始信息的采集，转入步骤(2)；

步骤(2)：穿戴者进行运动，通过安装于大、小腿绑缚块上的薄膜压力传感器采集穿戴者的人机交互力信息，转入步骤(3)；

步骤(3)：根据采集到的人机交互力信息，判断穿戴者的运动意图，并将这种运动意图进行放大，获取所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的膝关节所需运动信息，转入步骤(4)；

步骤(4)：依据膝关节所需运动信息，控制相应关节执行器进行输出，并利用膝关节角度传感器(9)实时监测腿部机构的运动信息是否正确，以保证主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人与穿戴者的运动状态相同，转入步骤(5)；

步骤(5)：返回步骤(2)，实现穿戴者与所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人之间的连续运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明的下肢助力外骨骼机器人，大腿髋关节采用卷簧机构实现髋关节的被动驱动，膝关节采用电机实现膝关节的主动驱动，且采用踝关节球铰实现整个助力装置10个自由度的运动，本发明在保证穿戴者负载能力的前提下，降低了下肢助力外骨骼机器人系统的复杂程度、结构简单、控制容易，可用于增强穿戴者运动机能、降低人体疲劳；

(2)本发明的关节设置以人体工程为基础，可跟随/带动人体实现多种运动，下大腿杆和上小腿杆靠近电机一侧设有一定的弯折，使得外骨骼机器人更贴合人体腿部外侧轮廓，同时运动过程中不会与人体发生干涉；

(3)采用销连接的方式对大小腿杆件长度的进行调整与固定，可实现外骨骼机器人与不同身高穿戴者之间的匹配，弹簧机构使得整个调节过程快捷、可靠，提高了穿戴的舒适性；

(4)髋关节采用卷簧机构进行被动助力，减少了电机和减速器的引入，可以在为关节提供较好的助力效果的基础上，降低外骨骼机器人系统整体的复杂程度；

(5)膝关节采用电机和减速器进行主动驱动，通过少量传感器的使用既能准确获取所需人体膝关节运动信息，又能降低控制难度；

(6)本发明可实现对穿戴者的负载进行助力，协助士兵、消防员等需进行负重行走的人员运动，降低人体疲劳，本发明运用范围广泛，可适用于不同场合，具有广阔前景；

(7)本发明的控制方法是通过布置在大小腿绑缚上的薄膜压力传感器，采集人体交互力，利用该交互力判断运动意图，对本发明进行运动控制，并将角度传感器信息作为反馈，实现本发明与穿戴者的运动匹配。

附图说明

图1为本发明主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的整体机构轴测示意图。

图2为本发明主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的主视图。

图3为本发明主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的侧视图。

图4为本发明髋关节助力卷簧机构的爆炸示意图。

图5为本发明大腿固定绑缚机构的爆炸示意图。

图6为本发明膝关节的爆炸示意图。

图7为本发明小腿固定绑缚机构的爆炸示意图。

图8为本发明主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人控制方法流程图。

附图标记说明：

1-可调节腰架，2-髋关节助力卷簧机构，3-上大腿杆，4-腿部外壳，5-大腿固定绑缚机构，6-下大腿杆，7-膝关节驱动电机，8-谐波减速器，9-膝关节角度传感器，10-上小腿杆，11-小腿固定绑缚机构，12-下小腿杆，13-踝关节球铰，14-足部，2-1-外壳，2-2-助力卷簧，2-3-卷簧连接杆，2-4-方型轴，2-5-输出杆，5-1-大腿调节拉环，5-2-大腿复位弹簧，5-3-大腿固定销钉，5-4大腿固定销，5-5-大腿固定销壳，5-6-大腿绑缚轴端卡簧，5-7-大腿绑缚轴，5-8-大腿绑缚块，9-1-角度传感器，9-2-联轴器，9-3-编码轴，9-4-编码轴座，9-5-法兰盘，11-1-小腿调节拉环，11-2-小腿复位弹簧，11-3-小腿固定销钉，11-4-小腿固定销，11-5-小腿固定销壳，11-6-小腿绑缚轴端卡簧，11-7-小腿绑缚轴，11-8-小腿绑缚块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1-图3所示，一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人，包括腰髋部支架以及两组腿部机构，两组腿部机构对称安装于腰髋部支架上，所述腰髋部支架包括可调节腰架1和髋关节助力卷簧机构2，腿部机构包括上大腿杆3、腿部外壳4、大腿固定绑缚机构5、下大腿杆6、膝关节驱动电机7、谐波减速器8、膝关节角度传感器9、上小腿杆10、小腿固定绑缚机构11、下小腿杆12、踝关节球铰13以及足部14，可调节腰架1、髋关节助力卷簧机构2、上大腿杆3、下大腿杆6、上小腿杆10、下小腿杆12和足部14依次连接，膝关节驱动电机7、谐波减速器8分别与下大腿杆6、上小腿杆10连接，通过腰部以及大小腿绑缚位置的绑带将外骨骼机器人穿戴于人体，最终可实现两个髋关节的屈/伸、两个膝关节的屈/伸以及踝关节的背伸/跖屈、内/外翻以及旋转动作。

如图4所示，所述被动髋关节助力卷簧机构2包括外壳2-1、助力卷簧2-2、卷簧连接件2-3、方型轴2-4和输出杆2-5，助力卷簧2-2内端通过螺栓与卷簧连接件2-3连接，外端安装于可调节腰架1上的凹槽内，卷簧连接件2-3、方型轴2-4与输出杆(2-5)依此连接并采用紧固螺母进行固定，输出杆以髋关节中心为转动轴进行转动连接，当输出杆角度发生变化时，被动髋关节助力卷簧机构2中的助力卷簧2-2被带动并开始蓄能；当输出杆角度趋于恢复时，被动髋关节助力卷簧机构2中的助力卷簧2-2所储存的能力将被释放，从而为髋关节提供助力。

如图5所示，所述大腿固定绑缚机构5包括大腿调节拉环5-1、大腿复位弹簧5-2、大腿固定销钉5-3、大腿固定销5-4、大腿固定销壳5-5、大腿绑缚轴端卡簧5-6、大腿绑缚轴5-7和大腿绑缚块5-8，其中大腿调节拉环5-1、大腿复位弹簧5-2、大腿固定销钉5-3、大腿固定销5-4、大腿固定销壳5-5、大腿绑缚轴端卡簧5-6、大腿绑缚轴5-7和大腿绑缚块5-8依此安装于上大腿杆3上，大腿固定销钉5-3依次穿过大腿固定销5-4、大腿复位弹簧5-2和大腿固定销壳5-5，末端安装大腿调节拉环5-1，大腿复位弹簧5-2两端分别与大腿固定销5-4和大腿固定销壳5-5接触，大腿固定销5-4依此穿过上大腿杆3和下大腿杆6上的销孔并被压紧，通过拉动大腿调节拉环5-1可将大腿固定销5-4从下大腿杆6上的销孔中抽出，此时下大腿杆6壳可在用螺栓连接的上大腿杆3和腿部外壳4间滑动，调节到合适的长度后放开大腿调节拉环5-1，大腿固定销5-4在大腿复位弹簧5-2的作用下插入下大腿杆6上对应的销孔中，完成整个大腿杆长度调节过程，大腿绑缚块5-8通过绑带绑缚在穿戴者的大腿上进行固定。

如图6所示，所述主动膝关节包括下大腿杆6、膝关节驱动电机7、谐波减速器8、膝关节角度传感器9和上小腿杆10，膝关节角度传感器9包括角度传感器9-1、联轴器9-2、编码轴9-3、编码轴座9-4和法兰盘9-5，角度传感器9-1安装于电机外壳上，联轴器9-2两端分别采用紧固螺母连接编码轴9-3和角度传感器9-1的轴、连接编码轴9-3与编码轴座9-4通过过盈配合连接，编码轴座9-4和法兰盘9-5采用螺栓连接，人体关节运动时法兰盘9-5跟随其转动，编码轴9-3穿过膝关节驱动电机7的中空电机轴将膝关节位置角度信息回传至角度传感器9-1，将薄膜压力传感器布置在小腿绑缚块11-8上，当膝关节运动时，驱动器收到薄膜压力传感器的信号后判断人体膝关节运动意图，然后给膝关节驱动电机7信号对外骨机器人膝关节进行驱动，上小腿杆10通过法兰盘9-5、编码轴座9-4、编码轴9-3、联轴器9-2将位置角度信息回传到角度传感器9-1上。

如图7所示，所述小腿固定绑缚机构11包括小腿调节拉环11-1、小腿复位弹簧11-2、小腿固定销钉11-3、小腿固定销11-4、小腿固定销壳11-5、小腿绑缚轴端卡簧11-6、小腿绑缚轴11-7和小腿绑缚块11-8，其中小腿调节拉环11-1、小腿复位弹簧5-2、小腿固定销钉5-3、小腿固定销5-4、小腿固定销壳11-5、小腿绑缚轴端卡簧11-6、小腿绑缚轴11-7和小腿绑缚块11-8依此安装于上小腿杆10上，小腿固定销钉11-3依次穿过小腿固定销11-4、小腿复位弹簧11-2和小腿固定销壳11-5，末端安装小腿调节拉环11-1，小腿复位弹簧11-2两端分别与小腿固定销11-4和小腿固定销壳11-5接触，小腿固定销11-4依此穿过上小腿杆10和下小腿杆12上的销孔并被压紧，通过拉动小腿调节拉环11-1可将小腿固定销11-4从下小腿杆12上的销孔中抽出，此时下小腿杆12可在用螺栓连接的上小腿杆10和腿部外壳4间滑动，调节到合适的长度后放开小腿调节拉环11-1，小腿固定销11-4在小腿复位弹簧11-2的作用下插入下小腿杆12上对应的销孔中，完成整个小腿杆长度调节过程，小腿绑缚块11-8通过绑带绑缚在穿戴者的小腿上进行固定。

如图8为本发明主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人控制流程示意图，一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的控制方法，方法步骤如下：

步骤1、穿戴者穿戴好主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人之后，开机，保持站立静止状态若干时间，调整腿部机构的各杆长度，以适应穿戴者身高，同步进行膝关节角度传感器及薄膜压力传感器初始信息的采集，转入步骤2；

步骤2、穿戴者进行运动，通过安装于大小腿绑缚块上的薄膜压力传感器采集穿戴者的人机交互力信息，转入步骤3；

步骤3、根据采集到的人机交互力信息，判断穿戴者的运动意图，并将这种运动意图进行放大，获取所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的膝关节所需运动信息，转入步骤4；

步骤4、依据上述膝关节所需运动信息，控制相应关节执行器进行输出，并利用角度传感器实时监测腿部机构的运动信息是否正确，以保证主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人与穿戴者的运动状态相同，转入步骤5；

步骤5、返回步骤2，实现穿戴者与所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人之间的连续运动。

Claims (10)

1.一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，包括腰髋部支架以及两组腿部机构，两组腿部机构对称安装于腰髋部支架上；

所述腰髋部支架为被动驱动式，包括可调节腰架(1)和髋关节助力卷簧机构(2)，所述髋关节助力卷簧机构(2)实现两个髋关节的屈/伸；

每个所述腿部机构包括膝关节驱动电机(7)，谐波减速器(8)，膝关节角度传感器(9)，踝关节球铰(13)以及足部(14)；

通过膝关节驱动电机(7)和谐波减速器(8)实现膝关节的屈/伸；

通过所述踝关节球铰(13)实现踝关节的背伸/跖屈、内/外翻以及旋转动作。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节助力卷簧机构(2)包括外壳(2-1)，助力卷簧(2-2)，卷簧连接件(2-3)，方型轴(2-4)和输出杆(2-5)；

所述助力卷簧(2-2)内端与卷簧连接件(2-3)连接，外端安装于可调节腰架(1)上的凹槽内，卷簧连接件(2-3)、方型轴(2-4)与输出杆(2-5)依此连接并采用紧固螺母进行固定，所述输出杆(2-5)以髋关节中心为转动轴进行转动连接；

当输出杆(2-5)角度发生变化时，被动髋关节助力卷簧机构(2)中的助力卷簧(2-2)被带动并开始蓄能；当输出杆角度趋于恢复时，被动髋关节助力卷簧机构(2)中的助力卷簧(2-2)所储存的能力将被释放，为髋关节提供助力。

3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述每个所述腿部机构还包括上大腿杆(3)，腿部外壳(4)，大腿固定绑缚机构(5)，下大腿杆(6)，上小腿杆(10)，小腿固定绑缚机构(11)和下小腿杆(12)；

所述上大腿杆(3)的下部设有多个长度方向的销孔，所述下大腿杆(6)的上部设有多个长度方向的销孔，通过大腿固定绑缚机构(5)实现上大腿杆(3)和下大腿杆(6)长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现大腿长度的可调；

所述上小腿杆(10)的下部设有多个长度方向的销孔，所述下小腿杆(12)的上部设有多个长度方向的销孔，通过小腿固定绑缚机构(11)实现上小腿杆(10)和下小腿杆(12)长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现小腿长度的可调。

4.根据权利要求3所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿固定绑缚机构(5)包括大腿调节拉环(5-1)，大腿复位弹簧(5-2)，大腿固定销钉(5-3)，大腿固定销(5-4)，大腿固定销壳(5-5)，大腿绑缚轴端卡簧(5-6)，大腿绑缚轴(5-7)和大腿绑缚块(5-8)；

所述大腿调节拉环(5-1)、大腿复位弹簧(5-2)、大腿固定销钉(5-3)、大腿固定销(5-4)、大腿固定销壳(5-5)、大腿绑缚轴端卡簧(5-6)、大腿绑缚轴(5-7)和大腿绑缚块(5-8)依此安装于上大腿杆(3)上，大腿固定销钉(5-3)依次穿过大腿固定销(5-4)、大腿复位弹簧(5-2)和大腿固定销壳(5-5)，末端安装大腿调节拉环(5-1)，大腿复位弹簧(5-2)两端分别与大腿固定销(5-4)和大腿固定销壳(5-5)接触；

所述大腿固定绑缚机构(5)安装在上大腿杆(3)上后，大腿固定销(5-4)在大腿复位弹簧(5-2)的作用下插入大腿杆(3)和下大腿杆(6)上的销孔内，将上大腿杆(3)和下大腿杆(6)进行长度方向的连接。

5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人，其特征在于，两个所述大腿绑缚块(5-8)通过大腿绑缚实现大腿上的穿戴固定，大腿绑缚上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。

6.根据权利要求5所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述膝关节驱动电机(7)、谐波减速器(8)分别与下大腿杆(6)、上小腿杆(10)连接；

所述膝关节角度传感器(9)包括角度传感器(9-1)，联轴器(9-2)，编码轴(9-3)，编码轴座(9-4)和法兰盘(9-5)；

所述角度传感器(9-1)安装于电机外壳上，联轴器(9-2)两端分别采用紧固螺母连接编码轴(9-3)和角度传感器(9-1)的轴，所述连接编码轴(9-3)与编码轴座(9-4)通过过盈配合连接，所述编码轴座(9-4)和法兰盘(9-5)采用螺栓连接，人体关节运动时法兰盘(9-5)跟随转动，编码轴(9-3)穿过膝关节驱动电机(7)的中空电机轴将膝关节位置角度信息回传至膝关节角度传感器(9-1)。

7.根据权利要求6所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿固定绑缚机构(11)包括小腿调节拉环(11-1)，小腿复位弹簧(11-2)，小腿固定销钉(11-3)，小腿固定销(11-4)，小腿固定销壳(11-5)，小腿绑缚轴端卡簧(11-6)，小腿绑缚轴(11-7)和小腿绑缚块(11-8)；

所述小腿调节拉环(11-1)、小腿复位弹簧(11-2)、小腿固定销钉(11-3)、小腿固定销(11-4)、小腿固定销壳(11-5)、小腿绑缚轴端卡簧(11-6)、小腿绑缚轴(11-7)和小腿绑缚块(11-8)依此安装于上小腿杆(10)上，所述小腿固定销钉(11-3)依此穿过小腿固定销(11-4)、小腿复位弹簧(11-2)、小腿固定销壳(11-5)，末端安装小腿调节拉环(11-1)，所述小腿复位弹簧(11-2)两端分别与小腿固定销(11-4)和小腿固定销壳(11-5)接触；

所述小腿固定绑缚机构(11)安装在上小腿杆(10)上后，固定销(11-4)在小腿复位弹簧(11-2)的作用下插入小腿杆(10)和下小腿杆(12)上的销孔内，将上小腿杆(10)和下小腿杆(12)进行长度方向的连接。

8.根据权利要求7所述的外骨骼机器人，其特征在于，两个所述小腿绑缚块(11-8)通过小腿绑缚实现小腿上的穿戴固定，小腿绑缚上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。

9.根据权利要求8所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述下大腿杆(6)为折弯板，下大腿杆(6)的下部折弯的方向朝向外侧；所述上小腿杆(10)为折弯板，上小腿杆(10)的上部折弯的方向朝向里侧。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤(1)：穿戴者穿戴好下肢助力外骨骼机器人之后，开机，保持站立静止状态若干时间，调整腿部机构的各杆长度，以适应穿戴者身高，同步进行膝关节角度传感器及薄膜压力传感器初始信息的采集，转入步骤(2)；

步骤(2)：穿戴者进行运动，通过安装于大、小腿绑缚块上的薄膜压力传感器采集穿戴者的人机交互力信息，转入步骤(3)；

步骤(3)：根据采集到的人机交互力信息，判断穿戴者的运动意图，并将这种运动意图进行放大，获取所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人的膝关节所需运动信息，转入步骤(4)；

步骤(4)：依据膝关节所需运动信息，控制相应关节执行器进行输出，并利用膝关节角度传感器(9)实时监测腿部机构的运动信息是否正确，以保证主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人与穿戴者的运动状态相同，转入步骤(5)；

步骤(5)：返回步骤(2)，实现穿戴者与所述主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人之间的连续运动。

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