CN210998686U - 外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种外骨骼机器人，包括：活动关节，所述活动关节包括可相对转动的连接环和安装架；传感器，设置于所述活动关节，所述传感器用于采集所述连接环和所述安装架之间的扭力值。应用了本实用新型提供的技术方案，传感器设置于活动关节处，因此无需设置特制的压力鞋垫或压力鞋或压力板等，因此外骨骼机器人可以采用非全下肢结构，减少了下肢外骨骼的结构件和外围走线，降低了外骨骼机器人的成本，同时提高了外骨骼机器人的可靠性和安全性。同时，由于传感器设置于活动关节处，当穿戴者进行“抬腿”动作或“收腿”动作时，均可通过活动关节处的扭力判断用户的主动意图。

Description

外骨骼机器人

技术领域

本实用新型涉及外骨骼机器人技术领域，具体而言，涉及一种外骨骼机器人。

背景技术

一般来说，常见的外骨骼设备的主动意图识别方案主要采用足底压力传感器的方案，这些方案都需要特制的压力鞋垫或压力鞋或压力板等，由于需要给足底压力传感器进行供电和信号采集，需要增加全下肢外骨骼的结构件和外围走线，成本较高、可靠性和安全性差，同时足底压力变化可以有效的实现“抬腿”主动意图识别，但是无法实现“收腿”主动意图识别。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种外骨骼机器人。

有鉴于此，本实用新型提供了一种外骨骼机器人，包括：活动关节，活动关节包括可相对转动的连接环和安装架，安装架上设置有传感器安装槽，连接环上设置有与传感器安装槽相对应的压力部；传感器，嵌设于传感器安装槽，传感器的采集端与压力部相干涉，传感器用于采集连接环和安装架之间的扭力值。

在该技术方案中，外骨骼机器人包括活动关节，活动关节包括可相对转动的连接环和安装架，活动关节具体对应于穿戴者的髋关节，外骨骼机器人还包括设置在活动关节处的传感器，传感器用于检测连接环和安装架之间的扭力值，进而根据扭力值识别穿戴者的行动主动意图，即识别用户的“抬腿”及“收腿”意图。

传感器为压力传感器，安装架上设置有传感器安装槽，具体地，安装架为环形安装架，在环形安装架的外边缘上设置有凸出于环形安装架本体的传感器安装槽，传感器嵌设于传感器安装槽中，传感器的采集端朝向安装槽的开口方向。同时，连接环上设置有与传感器的采样端相干涉的压力部，具体地，在初始状态下，压力部远离传感器的采样端，在连接环与安装架发生相对运动时，压力部朝向传感器运动，直至压力部与传感器的采样端相接触，此时压力传感器开始读取连接环和安装架之间的扭力值。

应用了本实用新型提供的技术方案，传感器设置于活动关节处，因此无需设置特制的压力鞋垫或压力鞋或压力板等，因此外骨骼机器人可以采用非全下肢结构，减少了下肢外骨骼的结构件和外围走线，降低了外骨骼机器人的成本，同时提高了外骨骼机器人的可靠性和安全性。同时，由于传感器设置于活动关节处，当穿戴者进行“抬腿”动作或“收腿”动作时，均可通过活动关节处的扭力判断用户的主动意图，进而针对性的进行扭矩补偿或停止扭矩补偿，提高了外骨骼机器人的助行效果和助行自由度。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的外骨骼机器人还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，外骨骼机器人还包括：框架结构，框架结构与连接环相连接；腿托，通过活动关节与框架结构转动相连，腿托的一端设置有安装部，安装部与安装架相连接。

在该技术方案中，外骨骼机器人包括框架结构和腿托，腿托通过活动关节实现相对框架结构的摆动。其中，框架结构穿戴在用户的身体部分，具体穿戴在用户的腰背部，腿托通过绑带固定在用户的大腿上。具体地，框架结构与连接环相连接，腿托的一端设置有安装部，安装部具体为环形安装部，安装部与安装架相连接，通过连接环和安装架之间的相对转动实现腿托与框架结构的转动相连。

在上述任一技术方案中，进一步地，传感器通过连接件嵌设于传感器安装槽，连接件的一端与传感器的采样端相接触，连接件的另一端能够在连接环的转动方向上与压力部相干涉。

在该技术方案中，传感器通过连接设于传感器安装槽，连接件具体为紧固螺栓，紧固螺栓旋入传感器安装槽，将传感器固定在传感器安装槽中。同时，紧固螺栓的一端端面抵触至传感器的采样端，通过紧固螺栓的预紧力给予压力传感器一个初始压力值，当连接环相对安装架旋转，压力部朝向紧固螺栓的另一端运动，当压力部与紧固螺栓相抵触后，由于连接环的运动趋势，会给压力传感器进一步的压力，此时压力传感器可读取到连接环和安装架之间的扭力值，即活动关节的扭力值。

在上述任一技术方案中，进一步地，外骨骼机器人还包括：驱动装置，驱动装置包括本体和可旋转的输出端，本体与框架结构相连接，输出端与安装架相连接，驱动装置用于驱动活动关节以使腿托相对框架结构摆动。

在该技术方案中，外骨骼机器人还设置有驱动装置，驱动装置设置于活动关节处，用于驱动活动关节，以为用户髋关节提供扭矩补偿。具体地，驱动装置为电机，包括本体和可旋转的输出端，即电机的定子部分和转子部分。驱动装置的本体，即电机的定子部分与框架结构固定相连，驱动装置的输出端，即电机的转子部分与安装架固定相连，当电机输出扭矩时，电机的转子带动安装架旋转，此时安装架相对连接环转动，为用户关节提供扭矩补偿。

在上述任一技术方案中，进一步地，驱动装置还包括：减速器，减速器分别与输出端和安装架相连接。

在该技术方案中，驱动装置包括减速器，减速器分别与输出端和安装架相连接，设置减速器可以增加驱动装置的扭矩输出，同时避免活动关节转动速度过快给用户关节带来负担。

在上述任一技术方案中，进一步地，框架结构包括：背板组件；腰部支架，腰部支架设置于背板组件的两侧，腰部支架可转动地与活动关节相连接。

在该技术方案中，框架结构包括背板组件和腰部支架，腰部支架设置为两个，分别位于背板组件的两侧，为用户提供腰部支撑，同时腰部支架与活动关节相连接，且腰部支架与活动关节间具有一定的可转动量。

在上述任一技术方案中，进一步地，连接环朝向腰部支架的一侧设置有沿活动关节转动方向延伸的打滑槽，外骨骼机器人还包括：打滑螺丝，打滑螺丝的一端可滑动地嵌设于打滑槽中，打滑螺丝的另一端与腰部支架相连接。

在该技术方案中，连接环朝向腰部支架的一侧设置有沿活动关节转动方向延伸的打滑槽，腰部支架朝向活动关节的一侧上设置有打滑螺丝，打滑螺丝一端连接与腰部支架，另一端嵌设在打滑槽中，以实现活动关节和腰部支架的转动相连。

具体地，外骨骼机器人可分为固定部和摆动部，其中固定部包括框架结构和驱动装置，固定部通过绑带结构穿戴于用户人体。摆动结构包括活关节和腿托，固定于用户腿部。在初始状态(即用户自然站立状态)下，打滑螺丝远离打滑槽中的卡位点。在用户抬腿时，用户的上身驱赶和固定部位置保持不变，随着用户腿部摆动，外骨骼机器人的摆动部同步摆动，此时打滑螺丝在打滑槽内沿着摆动方向移动，直至到达卡位点，由于卡位产生的力作用到了打滑连接环上，连接环与安装架之间产生相对滑动，进而使压力部在连接件上产生作用力，最终在传感器上才升对应的压力信号，即活动关节的扭力值。

在上述任一技术方案中，进一步地，外骨骼机器人还包括：第一轴承，第一轴承设置于驱动装置的输出端和连接环之间；第二轴承，第二轴承设置于安装架和连接环之间。

在该技术方案中，外骨骼机器人还包括第一轴承和第二轴承，第一轴承设置于驱动装置的输出端和连接环之间，作用于驱动装置输出端的转动。第二轴承设置于安装架和连接环之间，作用于连接环和安装架之间的相对转动，以辅助压力传感器检测扭力值。

在上述任一技术方案中，进一步地，背板组件包括：背板，腰部支架与背板相连接；背垫，设置于背板朝向外骨骼机器人前进方向的一侧，背垫与背板相连接；安装部，安装部设置于背板上，安装部中设置有相连接的控制器和储能装置，控制器和储能装置、传感器及驱动装置相连接。

在该技术方案中，背板组件包括背板、背垫和安装部，背垫设置在背板靠近穿戴者的一侧，背垫优选为海绵、乳胶等柔性材质，以提高穿戴的舒适度，背板中设置有安装部，外骨骼机器人的控制器和储能装置均设置于安装部中，以减少走线，提高外骨骼机器人的可靠性。

在上述任一技术方案中，进一步地，传感器设置为两个，两个传感器的采样端在活动关节的转动方向上相对设置；控制器用于分别获取两个传感器检测的第一扭力值和第二扭力值，根据第一扭力值和第二扭力值控制驱动装置。

在该技术方案中，连个传感器相向设置，因此当活动关节朝向任一方向转动时，两个传感器的压力信号变化趋势相反。举例来说，第一传感器对应第一扭力值P₁，第二传感器对应第二扭力值P₂，当用户抬腿时，第一传感器对应的第一扭力值P1减小，第二传感器对应的第二扭力值P2增加。因此：

(P₁-P₁₀)÷P₁₀＜-P_th，且(P₂-P₂₀)÷P₂₀＞P_th---------(1)

当满足公式(1)时，可判定用户有抬腿意图，此时驱动装置开始输出扭矩。

其中，P₁为当前的第一扭力值，P₁₀为第一传感器的初始扭力值，P₂为当前的第二扭力值，P₂₀为第二传感器的初始扭力值，P_th为预设值，P_th的取值范围为0＜P_th＜30％，优选地，P_th＝5％。

同理，当：

P₁(t)-P₁(t-10)＞0，且P₂(t)-P₂(t-10)＜0-------(2)

满足公式(2)时，可判定用户有收腿意图，此时驱动装置停止输出扭矩。

其中，P₁(t)为时刻t时的第一扭力值，P₂(t)为时刻t时的第二扭力值，P₁(t-10)为时刻t之前，距离时刻t10个采样周期时的第一扭力值，P₂(t-10)为距离时刻t10个采样周期前的第二扭力值。

在上述任一技术方案中，进一步地，传感器的采样频率范围为10Hz至500Hz。

在该技术方案中，传感器的采样频率范围为10Hz至500Hz，可保证对用户主动意图识别的准确性。

优选地，传感器的采样频率为50Hz。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的另一个结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的另一个结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的另一个结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的另一个结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的外骨骼机器人的另一个结构示意图。

其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

2活动关节，22连接环，222压力部，224打滑槽，24安装架，242传感器安装槽，26连接件，4传感器，6框架结构，8腿托，82安装部，10驱动装置，12打滑螺丝，14第一轴承，16第二轴承。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图6描述根据本实用新型一些实施例所述外骨骼机器人。

如图1至图4所示，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种外骨骼机器人，包括：活动关节2，活动关节2包括可相对转动的连接环22和安装架24，安装架24上设置有传感器安装槽242，连接环22上设置有与传感器安装槽242相对应的压力部222；传感器4，嵌设于传感器安装槽242，传感器4的采集端与压力部222相干涉，传感器4用于采集连接环22和安装架24之间的扭力值。

在该实施例中，外骨骼机器人包括活动关节2，活动关节2包括可相对转动的连接环22和安装架24，活动关节2具体对应于穿戴者的髋关节，外骨骼机器人还包括设置在活动关节2处的传感器4，传感器4用于检测连接环22和安装架24之间的扭力值，进而根据扭力值识别穿戴者的行动主动意图，即识别用户的“抬腿”及“收腿”意图。

在该实施例中，传感器4为压力传感器，安装架24上设置有传感器安装槽242，具体地，安装架24为环形安装架，在环形安装架的外边缘上设置有凸出于环形安装架本体的传感器安装槽242，传感器4嵌设于传感器安装槽242中，传感器4的采集端朝向安装槽的开口方向。同时，连接环22上设置有与传感器4的采样端相干涉的压力部222，具体地，在初始状态下，压力部222远离传感器4的采样端，在连接环22与安装架24发生相对运动时，压力部222朝向传感器4运动，直至压力部222与传感器4的采样端相接触，此时压力传感器开始读取连接环22和安装架24之间的扭力值。

通过本实用新型的上述实施例，传感器4设置于活动关节2处，因此无需设置特制的压力鞋垫或压力鞋或压力板等，因此外骨骼机器人可以采用非全下肢结构，减少了下肢外骨骼的结构件和外围走线，降低了外骨骼机器人的成本，同时提高了外骨骼机器人的可靠性和安全性。同时，由于传感器4设置于活动关节2处，当穿戴者进行“抬腿”动作或“收腿”动作时，均可通过活动关节2处的扭力判断用户的主动意图，进而针对性的进行扭矩补偿或停止扭矩补偿，提高了外骨骼机器人的助行效果和助行自由度。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图1至图6所示，外骨骼机器人还包括：框架结构6，框架结构6与连接环22相连接；腿托8，通过活动关节2与框架结构6转动相连，腿托8的一端设置有安装部82，安装部82与安装架24相连接。

在该实施例中，外骨骼机器人包括框架结构6和腿托8，腿托8通过活动关节2实现相对框架结构6的摆动。其中，框架结构6穿戴在用户的身体部分，具体穿戴在用户的腰背部，腿托8通过绑带固定在用户的大腿上。具体地，框架结构6与连接环22相连接，腿托8的一端设置有安装部82，安装部82具体为环形安装部，安装部82与安装架24相连接，通过连接环22和安装架24之间的相对转动实现腿托8与框架结构6的转动相连。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图2至图4所示，传感器4通过连接件26嵌设于传感器安装槽242，连接件26的一端与传感器4的采样端相接触，连接件26的另一端能够在连接环22的转动方向上与压力部222相干涉。

在该实施例中，传感器4通过连接设于传感器安装槽242，连接件26具体为紧固螺栓，紧固螺栓旋入传感器安装槽242，将传感器4固定在传感器安装槽242中。同时，紧固螺栓的一端端面抵触至传感器4的采样端，通过紧固螺栓的预紧力给予压力传感器一个初始压力值，当连接环22相对安装架24旋转，压力部222朝向紧固螺栓的另一端运动，当压力部222与紧固螺栓相抵触后，由于连接环22的运动趋势，会给压力传感器进一步的压力，此时压力传感器可读取到连接环22和安装架24之间的扭力值，即活动关节2的扭力值。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图1至图6所示，外骨骼机器人还包括：驱动装置10，驱动装置10包括本体和可旋转的输出端，本体与框架结构6相连接，输出端与安装架24相连接，驱动装置10用于驱动活动关节2以使腿托8相对框架结构6摆动。

在该实施例中，外骨骼机器人还设置有驱动装置10，驱动装置10设置于活动关节2处，用于驱动活动关节2，以为用户髋关节提供扭矩补偿。具体地，驱动装置10为电机，包括本体和可旋转的输出端，即电机的定子部分和转子部分。驱动装置10的本体，即电机的定子部分与框架结构6固定相连，驱动装置10的输出端，即电机的转子部分与安装架24固定相连，当电机输出扭矩时，电机的转子带动安装架24旋转，此时安装架24相对连接环22转动，为用户关节提供扭矩补偿。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，驱动装置10还包括：减速器，减速器分别与输出端和安装架24相连接。

在该实施例中，驱动装置10包括减速器，减速器分别与输出端和安装架24相连接，设置减速器可以增加驱动装置10的扭矩输出，同时避免活动关节2转动速度过快给用户关节带来负担。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，框架结构6包括：背板组件；腰部支架，腰部支架设置于背板组件的两侧，腰部支架可转动地与活动关节2相连接。

在该实施例中，框架结构6包括背板组件和腰部支架，腰部支架设置为两个，分别位于背板组件的两侧，为用户提供腰部支撑，同时腰部支架与活动关节2相连接，且腰部支架与活动关节2间具有一定的可转动量。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图2至图6所示，连接环22朝向腰部支架的一侧设置有沿活动关节2转动方向延伸的打滑槽224，外骨骼机器人还包括：打滑螺丝12，打滑螺丝12的一端可滑动地嵌设于打滑槽224中，打滑螺丝12的另一端与腰部支架相连接。

在该实施例中，连接环22朝向腰部支架的一侧设置有沿活动关节2转动方向延伸的打滑槽224，腰部支架朝向活动关节2的一侧上设置有打滑螺丝12，打滑螺丝12一端连接与腰部支架，另一端嵌设在打滑槽224中，以实现活动关节2和腰部支架的转动相连。

具体地，外骨骼机器人可分为固定部和摆动部，其中固定部包括框架结构6和驱动装置10，固定部通过绑带结构穿戴于用户人体。摆动结构包括活关节和腿托8，固定于用户腿部。在初始状态(即用户自然站立状态)下，打滑螺丝12远离打滑槽224中的卡位点。在用户抬腿时，用户的上身驱赶和固定部位置保持不变，随着用户腿部摆动，外骨骼机器人的摆动部同步摆动，此时打滑螺丝12在打滑槽224内沿着摆动方向移动，直至到达卡位点，由于卡位产生的力作用到了打滑连接环22上，连接环22与安装架24之间产生相对滑动，进而使压力部222在连接件26上产生作用力，最终在传感器4上才升对应的压力信号，即活动关节2的扭力值。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图2所示，外骨骼机器人还包括：第一轴承14，第一轴承14设置于驱动装置10的输出端和连接环22之间；第二轴承16，第二轴承16设置于安装架24和连接环22之间。

在该实施例中，外骨骼机器人还包括第一轴承14和第二轴承16，第一轴承14设置于驱动装置10的输出端和连接环22之间，作用于驱动装置10输出端的转动。第二轴承16设置于安装架24和连接环22之间，作用于连接环22和安装架24之间的相对转动，以辅助压力传感器检测扭力值。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，背板组件包括：背板，腰部支架与背板相连接；背垫，设置于背板朝向外骨骼机器人前进方向的一侧，背垫与背板相连接；安装部82，安装部82设置于背板上，安装部82中设置有相连接的控制器和储能装置，控制器和储能装置、传感器4及驱动装置10相连接。

在该实施例中，背板组件包括背板、背垫和安装部82，背垫设置在背板靠近穿戴者的一侧，背垫优选为海绵、乳胶等柔性材质，以提高穿戴的舒适度，背板中设置有安装部82，外骨骼机器人的控制器和储能装置均设置于安装部82中，以减少走线，提高外骨骼机器人的可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，如图2至图6所示，传感器4设置为两个，两个传感器4的采样端在活动关节2的转动方向上相对设置；控制器用于分别获取两个传感器4检测的第一扭力值和第二扭力值，根据第一扭力值和第二扭力值控制驱动装置10。

在该实施例中，连个传感器4相向设置，因此当活动关节2朝向任一方向转动时，两个传感器4的压力信号变化趋势相反。举例来说，第一传感器4对应第一扭力值P₁，第二传感器4对应第二扭力值P₂，当用户抬腿时，第一传感器4对应的第一扭力值P1减小，第二传感器4对应的第二扭力值P2增加。因此：

(P₁-P₁₀)÷P₁₀＜-P_th，且(P₂-P₂₀)÷P₂₀＞P_th---------(1)

当满足公式(1)时，可判定用户有抬腿意图，此时驱动装置10开始输出扭矩。

其中，P₁为当前的第一扭力值，P₁₀为第一传感器4的初始扭力值，P₂为当前的第二扭力值，P₂₀为第二传感器4的初始扭力值，P_th为预设值，P_th的取值范围为0＜P_th＜30％，优选地，P_th＝5％。

同理，当：

P₁(t)-P₁(t-10)＞0，且P₂(t)-P₂(t-10)＜0-------(2)

满足公式(2)时，可判定用户有收腿意图，此时驱动装置10停止输出扭矩。

其中，P₁(t)为时刻t时的第一扭力值，P₂(t)为时刻t时的第二扭力值，P₁(t-10)为时刻t之前，距离时刻t10个采样周期时的第一扭力值，P₂(t-10)为距离时刻t10个采样周期前的第二扭力值。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，传感器4的采样频率范围为10Hz至500Hz。

在该实施例中，传感器4的采样频率范围为10Hz至500Hz，可保证对用户主动意图识别的准确性。

优选地，传感器4的采样频率为50Hz。

在本实用新型的一个实施例中，外骨骼机器人主要包括：躯干固定绑带、控制电路板、电池、关节驱动电机、腿托8。其中，躯干固定绑带用于用户穿戴和固定，保证外骨骼与用户上身紧密贴合。控制电路板和电池位于背板上侧和下册，用户穿戴完成后，背板与用户背部紧密贴合。关节驱动电机为一体化电机，由直流无刷电机/光电编码器/谐波减速器构成。电机腿托8通过绑带与用户紧密贴合。

如图2所示，髋关节处机械结构包括以下部件：连接环22、第一轴承14、第二轴承16、安装架24、腿托8、驱动装置10、传感器4。

各机构连接关系如图3和图4所示，其中可以分成两大结构模块：

(a)人体/绑带/上身支撑架(外骨骼支架)/电机定子，人体通过绑带结构与上身支撑架紧密贴合，上身支撑架(外骨骼支架)与电机定子通过螺丝固定；

(b)连接环22/安装架24/下肢腿托8/电机转子。

其中，连接环22和安装架24之间设置了传感器4，通过固定螺丝将两结构件固定在一起，固定螺丝的端面抵触至传感器4的感应面上，给固定螺丝一定的预紧力使传感器4具有一定的初始压力值P₀(如图4所示)。安装架24、下肢腿托8、电机转子两两之间以螺丝固定，腿托8通过腿部绑带与固定。模块(a)与模块(b)之间存在打滑螺丝12和打滑槽224，用于相对滑动与连接；第一轴承14主要用于电机的转动，第二轴承16主要用于连接环22和安装架24之间的相对滑动辅助传感器4检测。人在行走过程中，上身躯干与模块(a)具有相同的运动状态，与模块(b)具有相同的运动状态。

打滑结构主要由打滑螺丝12(优选波珠螺丝)和打滑槽224构成(如图4所示)，可设置1个或多个打滑结构。打滑螺丝12位于外骨骼框架结构6一侧，打滑槽224位于连接环22的一侧。初始状态下，打滑螺丝12远离卡位点。当抬腿时，上身躯干与模块(a)位置不变，(b)随移动，即打滑槽224沿活动关节转动方向移动，直至打滑螺丝12到达卡位点，此时第二轴承16起作用。当打滑螺丝12到达卡位点，由于卡位产生的力作用到了连接环22上，在第二轴承16的配合作用下，连接环22与安装架24之间产生相对滑动(连接环22受力有静止趋势，安装架24随腿运动有继续运动的趋势)。这种相对滑动会在固定螺丝上产生作用力，该作用经过其端面作用到传感器4上产生相应的压力信号。

传感器4装配如图4所示，两个传感器4相向设置。两个传感器4的压力信号变化方向相反，传感器4的安装结构可以取反，则传感器4的受压方向相应取反。当抬腿时，上部传感器4的压力值P上减小，下部传感器4的压力P下增大。若满足(P_上-P_上0)/P_上0<-P_th且(P_下-P_下0)/P_下0>P_th时，则判定为抬腿。其中，0＜P_th＜30％，综合考虑灵敏度和可靠性，优选5％。当满足抬腿条件时，电机输出扭矩在第一轴承14起作用下开始转动，由于连接环22被卡位有相对减速趋势，而安装架24在电机转子带动下有相对加速的趋势，上部传感器4的压力值P上继续减小，下部传感器4的压力P下继续增大，在运动过程中进行收腿判定。当有收腿动作时，腿部作用力对腿托8起到阻碍运动的作用，并间接作用于安装架24，使安装架24有相对减速的趋势。安装架24上部传感器4的压力值P上将反向增大，下部传感器4的压力P下将反向减小。若满足P_上(t)-P_上(t-10)＞0且P_下(t)-P_下(t-10)＜0，则判定为收腿，电机卸载扭矩让腿自然下落完成行走。(备注：P(t)表示时刻t的压力值，P(t-10)表示时刻t往前10个采样周期的压力值)若运动过程中无收腿意图，随着抬腿角度的增大打滑螺丝12承受的扭矩增大，当大于设计扭矩时发生打滑，电机无法助力，腿部自然下落完成行走。打滑槽224易位，打滑槽224移位至打滑螺丝12处，以此类推，进入下一个运行周期。

本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种外骨骼机器人，其特征在于，包括：

活动关节，所述活动关节包括可相对转动的连接环和安装架，所述安装架上设置有传感器安装槽，所述连接环上设置有与所述传感器安装槽相对应的压力部；

传感器，嵌设于所述传感器安装槽，所述传感器的采集端与所述压力部相干涉，所述传感器用于采集所述连接环和所述安装架之间的扭力值；

其中，所述传感器设置为两个，两个所述传感器的采样端在所述活动关节的转动方向上相对设置。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，还包括：

框架结构，所述框架结构与所述连接环相连接；

腿托，通过所述活动关节与所述框架结构转动相连，所述腿托的一端设置有安装部，所述安装部与所述安装架相连接。

3.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述传感器通过连接件嵌设于所述传感器安装槽，所述连接件的一端与所述传感器的采样端相接触，所述连接件的另一端能够在所述连接环的转动方向上与所述压力部相干涉。

4.根据权利要求2所述的外骨骼机器人，其特征在于，还包括：

驱动装置，所述驱动装置包括本体和可旋转的输出端，所述本体与所述框架结构相连接，所述输出端与所述安装架相连接，所述驱动装置用于驱动所述活动关节以使所述腿托相对所述框架结构摆动。

5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述驱动装置还包括：

减速器，所述减速器分别与所述输出端和所述安装架相连接。

6.根据权利要求4所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述框架结构包括：

背板组件；

腰部支架，所述腰部支架设置于所述背板组件的两侧，所述腰部支架可转动地与所述活动关节相连接。

7.根据权利要求6所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述连接环朝向所述腰部支架的一侧设置有沿所述活动关节转动方向延伸的打滑槽，所述外骨骼机器人还包括：

打滑螺丝，所述打滑螺丝的一端可滑动地嵌设于所述打滑槽中，所述打滑螺丝的另一端与所述腰部支架相连接。

8.根据权利要求4所述的外骨骼机器人，其特征在于，还包括：

第一轴承，所述第一轴承设置于所述驱动装置的输出端和所述连接环之间；

第二轴承，所述第二轴承设置于所述安装架和所述连接环之间。

9.根据权利要求6所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述背板组件包括：

背板，所述腰部支架与所述背板相连接；

背垫，设置于所述背板朝向所述外骨骼机器人前进方向的一侧，所述背垫与所述背板相连接；

安装部，所述安装部设置于所述背板上，所述安装部中设置有相连接的控制器和储能装置，所述控制器和所述储能装置、所述传感器及所述驱动装置相连接。

10.根据权利要求9所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述控制器用于分别获取两个所述传感器检测的第一扭力值和第二扭力值，根据所述第一扭力值和所述第二扭力值控制所述驱动装置。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述传感器的采样频率范围为：10Hz至500Hz。

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