本發(fā)明屬于醫(yī)療康復(fù)器械技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置及其控制方法，尤其涉及下肢醫(yī)療康復(fù)器械技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著科技進(jìn)步和人民生活水平的提高，我國人口正在步入老齡化，因而也伴隨著出現(xiàn)較多大量的腦血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，這類患者多數(shù)伴有偏癱癥狀，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年全球有數(shù)以千萬的人因?yàn)槟X中風(fēng)而無法正常行走，必須進(jìn)行步態(tài)康復(fù)之后才能夠正常行走。同時，由于交通運(yùn)輸工具、工程建設(shè)等迅速增長，因事故而造成神經(jīng)損傷或者肢體損傷的人數(shù)也越來越多。醫(yī)學(xué)理論和臨床醫(yī)學(xué)證明，這類患者除了早期的手術(shù)治療和必要的藥物治療外，正確的、科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練對于肢體運(yùn)動功能的恢復(fù)和提高起到非常重要的作用。盡早開展康復(fù)訓(xùn)練不僅能夠維持關(guān)節(jié)活動度、防止關(guān)節(jié)攣縮，而且能夠明顯提高患者運(yùn)動功能的最終恢復(fù)程度。

目前，偏癱康復(fù)訓(xùn)練的基本方法是理療師對患者進(jìn)行“手把手”的訓(xùn)練，這種康復(fù)訓(xùn)練模式，無論對患者還是對醫(yī)務(wù)工作者都是一項(xiàng)長期的艱苦工作。醫(yī)務(wù)工作者則不得不同時承擔(dān)對患者的心理疏導(dǎo)、繁重的體力勞動和重復(fù)的機(jī)械性操作、以及制訂治療方案等多項(xiàng)工作而疲憊不堪。患者也必須承擔(dān)昂貴的醫(yī)療護(hù)理費(fèi)用。在這種情況下，康復(fù)訓(xùn)練往往不能很好完成，效果也受到很大影響。因此，開拓更加廣泛的康復(fù)訓(xùn)練手段和進(jìn)一步提高康復(fù)效率是解決患者運(yùn)動功能障礙的當(dāng)務(wù)之急。

外骨骼是一種可以讓人穿戴的人機(jī)一體化機(jī)械裝置，把外骨骼技術(shù)和康復(fù)訓(xùn)練結(jié)合起來，采用外骨骼康復(fù)裝置進(jìn)行偏癱肢體的康復(fù)訓(xùn)練，一方面外骨骼系統(tǒng)有一定支撐功能，保證患者的直立；另一方面，外骨骼系統(tǒng)可以在有動力或無動力下，協(xié)助患者的完成康復(fù)運(yùn)動。

為此，科研人員進(jìn)行了大量努力研發(fā)。

現(xiàn)有技術(shù)1：專利文獻(xiàn)cn102670379b披露了一種“移動式可穿戴下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人”，該專利文獻(xiàn)雖然提供的是可穿戴的外骨骼康復(fù)機(jī)器人，能夠幫助患者完成特定關(guān)節(jié)自由度的特定運(yùn)動，主動的對于患者運(yùn)動進(jìn)行輔助和牽引，但是該專利文獻(xiàn)中的支具需要依附于底部安裝有滑輪的支架，其實(shí)質(zhì)仍然是一種半固定式的康復(fù)器械。

現(xiàn)有技術(shù)2：專利文獻(xiàn)cn203898660u披露了一種“站立行走型支架”，能夠快速地調(diào)整以適應(yīng)不同個體的差異，穿戴舒適，屬于移動式的康復(fù)器械。但是該專利文獻(xiàn)未涉及控制部分，未對如何就已有支具結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)不同使用模式深入研究。

現(xiàn)有技術(shù)3：專利文獻(xiàn)cn101786478b披露了一種“具有反力矩結(jié)構(gòu)的虛擬力控制下肢外骨骼機(jī)器人”，該專利文獻(xiàn)的技術(shù)方案具有液壓執(zhí)行器和反力矩結(jié)構(gòu)，并對支具結(jié)構(gòu)的控制算法進(jìn)行了一定研究，其結(jié)構(gòu)仍有可改進(jìn)優(yōu)化之處。該專利文獻(xiàn)說明蘇0031段指出“當(dāng)人在支撐相時，膝關(guān)節(jié)4采用液壓驅(qū)動技術(shù)，通過虛擬被動力控制方法，實(shí)現(xiàn)在膝關(guān)節(jié)4伸展時，液壓執(zhí)行器5能有效地補(bǔ)充能量，頂升重物；在膝關(guān)節(jié)4彎曲時，液壓執(zhí)行器5作為阻尼器消耗能量”，該專利文獻(xiàn)說明書0033段指出“髖關(guān)節(jié)9，踝關(guān)節(jié)2，反力矩結(jié)構(gòu)7等均無需控制，與外骨骼一起跟隨人體被動運(yùn)動”。因此，該專利文獻(xiàn)在髖關(guān)節(jié)處的反力矩結(jié)構(gòu)7主要采用力矩彈簧19，緩沖彈簧17儲能元件，采用了彈簧儲能再釋放能量的原理，并不是主動驅(qū)動結(jié)構(gòu)，不能在髖關(guān)節(jié)處提供主動驅(qū)動力。而在本發(fā)明采用的電動推桿系統(tǒng)3中，直接采用電機(jī)驅(qū)動絲杠，實(shí)現(xiàn)直線位移的功能，是主動驅(qū)動結(jié)構(gòu)。此外，雖然該專利文獻(xiàn)采用液壓執(zhí)行器5在膝關(guān)節(jié)處提供驅(qū)動力可頂升重物，但是液壓執(zhí)行器5屬于密封裝置，其密封困難，會有一定程度的漏油，這就導(dǎo)致外骨骼機(jī)器人存在被污染的不足之處，不適合用于康復(fù)器械之上；而本發(fā)明中的電動推桿系統(tǒng)3利用電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，絲杠的加工技術(shù)穩(wěn)定，加工精度很高，傳動精度也很高；電機(jī)控制技術(shù)精度高可達(dá)到微米級；可實(shí)現(xiàn)輕量化要求；使用清潔、安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置及其控制方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置，包括：腰部支具、左腿支具、右腿支具、腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)、電動推桿系統(tǒng)、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置；

腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)安裝在腰部支具上；

所述左腿支具、右腿支具分別通過腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)與腰部支具鉸接，并對稱設(shè)置在腰部支具兩側(cè)；

腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)與左腿支具、右腿支具之間的鉸接，通過髖關(guān)節(jié)解鎖裝置進(jìn)行解開或鎖閉，以形成對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動的釋放或約束；

腰部支具通過電動推桿系統(tǒng)連接左腿支具和/或右腿支具。

優(yōu)選地，腰部支具包括主體結(jié)構(gòu)、豎向安裝基礎(chǔ)、橫向安裝基礎(chǔ)、調(diào)節(jié)塊、綁扎帶；

主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別緊固連接有豎向安裝基礎(chǔ)；

橫向安裝基礎(chǔ)包括安裝塊，其中，緊固設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)兩側(cè)的安裝塊之間通過調(diào)節(jié)塊連接；

綁扎帶安裝在豎向安裝基礎(chǔ)上。

優(yōu)選地，所述腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)包括：短臂、豎向拉桿、長拐臂、橫向拉桿；

位于主體結(jié)構(gòu)左側(cè)的豎向安裝基礎(chǔ)、一個短臂、一個豎向拉桿、一個長拐臂、橫向拉桿、另一個長拐臂、另一個豎向拉桿、另一個短臂、位于主體結(jié)構(gòu)右側(cè)的豎向安裝基礎(chǔ)依次鉸接連接；

長拐臂還鉸接于安裝塊。

優(yōu)選地，所述右腿支具、左腿支具均包括：大腿支具、小腿支具、腳掌、大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)、腿部綁扎結(jié)構(gòu)；

大腿支具上端與豎向安裝基礎(chǔ)鉸接，大腿支具下端通過與大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)與小腿支具鉸接；

大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)為一鎖銷；

小腿支具與大腿支具之間的鉸接通過所述鎖銷解開或鎖閉；

腳掌和小腿支具緊固連接；

腿部綁扎結(jié)構(gòu)安裝在小腿支具上。

優(yōu)選地，電動推桿系統(tǒng)對髖關(guān)節(jié)進(jìn)行主動控制；

在髖關(guān)節(jié)解鎖裝置鎖閉狀態(tài)下，橫向拉桿構(gòu)成受力平衡機(jī)構(gòu)或者運(yùn)動轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明提供的上述的可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置，還包括控制器和電源模塊；

控制器分別對電動推桿系統(tǒng)、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置進(jìn)行控制；

電源模塊分別對電動推桿系統(tǒng)、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置進(jìn)行供電。

優(yōu)選地，所述控制器包括運(yùn)算控制模塊，其中，所述運(yùn)算控制模塊包括如下任一個或任多個模塊：

-無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊；

-無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊；

-有動力工作狀態(tài)控制模塊；

其中：

在所述無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)與大腿支具之間的鉸接解開，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置鎖閉，令大腿支具與短臂緊固連接在一起；當(dāng)腰部支具發(fā)生前后方向的傾斜時，大腿支具與短臂一起轉(zhuǎn)動，帶動安裝塊與長拐臂的鉸點(diǎn)在豎直方向上移動，橫向拉桿左右受力平衡而保持長度不變，豎向拉桿向上運(yùn)動的趨勢依靠短臂受到大腿支具的約束，使得腰部支具發(fā)生前后方向的傾斜也受到約束；當(dāng)左腿支具或右腿支具被邁步帶動時，邁步側(cè)的大腿支具帶動腰部支具和短臂一起運(yùn)動，邁步側(cè)的豎向拉桿的長度保持不變，腰部支具向后運(yùn)動，推動腰部支具和邁步側(cè)的長拐臂的鉸點(diǎn)下沉，使得非邁步側(cè)的豎向拉桿向上伸長，使得非邁步側(cè)的大腿支具相對于腰部支具有向后運(yùn)動的趨勢；

在所述無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)與大腿支具之間的鉸接解開，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置解開，使得腰部支具與大腿支具之間的鉸接解開；

在所述有動力工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)與大腿支具形成鉸接，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置解開，電動推桿系統(tǒng)提供髖關(guān)節(jié)運(yùn)動驅(qū)動。

優(yōu)選地，所述控制器還包括：操作控制模塊、通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、電池管理模塊；

操作控制模塊提供用戶操作控制按鈕；運(yùn)算控制模塊與操作控制模塊使用gpio相連，

所述通訊模塊包括藍(lán)牙/wifi通訊模塊、串口通訊模塊、聲光報(bào)警模塊；運(yùn)算控制模塊與藍(lán)牙/wifi通訊模塊使用uart相連，藍(lán)牙/wifi通訊模塊提供了與遠(yuǎn)程服務(wù)器或者移動通訊設(shè)備相連的方式，運(yùn)算控制模塊與串口通訊模塊使用uart相連，串口通訊模塊與電腦相連通信，運(yùn)算控制模塊與聲光報(bào)警模塊使用gpio相連，聲光報(bào)警模塊在異常情況下，發(fā)出相應(yīng)的聲音或者燈光提示；

所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括電機(jī)控制模塊、光電編碼器、推桿電機(jī)；運(yùn)算控制模塊與電機(jī)控制模塊使用gpio相連，運(yùn)算控制模塊使用pwm通過電機(jī)控制模塊控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度與方向，運(yùn)算控制模塊與光電編碼器使用gpio相連，光電編碼器安裝在電動推桿系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；

所述電池管理模塊包括鋰電池、電池管理模塊；鋰電池的輸出端與電池管理模塊相連，電源輸出接口在電池管理模塊上，運(yùn)算控制模塊與電池管理模塊使用uart相連。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種上述的可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置的控制方法，包括如下任一個或任多個步驟：

-無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟；

-無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟；

-有動力工作狀態(tài)控制步驟；

其中：

在所述無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)與大腿支具之間的鉸接解開，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置鎖閉，令大腿支具與短臂緊固連接在一起；當(dāng)腰部支具發(fā)生前后方向的傾斜時，大腿支具與短臂一起轉(zhuǎn)動，帶動安裝塊與長拐臂的鉸點(diǎn)在豎直方向上移動，橫向拉桿左右受力平衡而保持長度不變，豎向拉桿向上運(yùn)動的趨勢依靠短臂受到大腿支具的約束，使得腰部支具發(fā)生前后方向的傾斜也受到約束；當(dāng)左腿支具或右腿支具被邁步帶動時，邁步側(cè)的大腿支具帶動腰部支具和短臂一起運(yùn)動，邁步側(cè)的豎向拉桿的長度保持不變，腰部支具向后運(yùn)動，推動腰部支具和邁步側(cè)的長拐臂的鉸點(diǎn)下沉，使得非邁步側(cè)的豎向拉桿向上伸長，使得非邁步側(cè)的大腿支具相對于腰部支具有向后運(yùn)動的趨勢；

在所述無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)與大腿支具之間的鉸接解開，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置解開，使得腰部支具與大腿支具之間的鉸接解開；

在所述有動力工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)與大腿支具形成鉸接，大腿支具與短臂之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置解開，電動推桿系統(tǒng)提供髖關(guān)節(jié)運(yùn)動驅(qū)動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明可以根據(jù)患者情況以及康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃，實(shí)施不同的康復(fù)訓(xùn)練模式，主要包括無動力訓(xùn)練模式、有動力訓(xùn)練模式。無動力訓(xùn)練模式包含無動力有保護(hù)工作狀態(tài)以及無動力無保護(hù)狀。有動力訓(xùn)練模式包含單側(cè)有動力以及雙側(cè)有動力模式。解決患者的多種訓(xùn)練需求，提高設(shè)備的可用性。外骨骼行走支架裝置的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動上，使結(jié)構(gòu)簡單、輕便，實(shí)用性強(qiáng)；另外，其動力系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、布局靈活、機(jī)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，而且能夠輸出較大力或扭矩、動作響應(yīng)靈敏，易于控制。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的整體形狀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的腰部支具放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中示出：

腰部支具1、腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2、電動推桿系統(tǒng)3、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4、控制器和電源模塊的安裝位置5、大腿支具6、大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7、小腿支具8、腿部綁扎結(jié)構(gòu)9、腳掌10、主體結(jié)構(gòu)11、豎向安裝基礎(chǔ)12、安裝塊13、調(diào)節(jié)塊14、綁扎帶15、短臂16、豎向拉桿17、長拐臂18、橫向拉桿19。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置，包括：腰部支具1、左腿支具、右腿支具、腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2、電動推桿系統(tǒng)3、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4；腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2安裝在腰部支具1上；所述左腿支具、右腿支具分別通過腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2與腰部支具1鉸接，并對稱設(shè)置在腰部支具1兩側(cè)；腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2與左腿支具、右腿支具之間的鉸接，通過髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4進(jìn)行解開或鎖閉，以形成對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動的釋放或約束；腰部支具1通過電動推桿系統(tǒng)3連接左腿支具和/或右腿支具。電動推桿系統(tǒng)3對髖關(guān)節(jié)進(jìn)行主動控制。

具體地，腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2通過髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4與腿部支具形成解開或鎖閉，完成對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動的釋放或約束，其中，腿部支具是指左腿支具和/或右腿支具。電動推桿系統(tǒng)3一端與左腿支具或右腿支具相連，另一端與腰部支具1結(jié)構(gòu)相連，形成驅(qū)動髖關(guān)節(jié)運(yùn)動。通過穿戴的方式能夠把本發(fā)明提供的裝置穿戴在患者身體上，取代雙腳有支撐人體身體重量的功能，另外，它能通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)無動力保護(hù)訓(xùn)練模式、無動力無保護(hù)訓(xùn)練模式、單側(cè)有動力訓(xùn)練模式、雙側(cè)有動力訓(xùn)練模式，滿足不同需要的康復(fù)訓(xùn)練需求。本發(fā)明機(jī)構(gòu)具有簡單、輕便、穿戴方便、適合不同身高、不同體重的人穿戴等特點(diǎn)。

如圖2所示，腰部支具1包括主體結(jié)構(gòu)11、豎向安裝基礎(chǔ)12、橫向安裝基礎(chǔ)、調(diào)節(jié)塊14、綁扎帶15；主體結(jié)構(gòu)11的兩側(cè)分別緊固連接有豎向安裝基礎(chǔ)12；橫向安裝基礎(chǔ)包括安裝塊13，其中，緊固設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)11兩側(cè)的安裝塊13之間通過調(diào)節(jié)塊14連接；綁扎帶15安裝在豎向安裝基礎(chǔ)12上。具體地，主體結(jié)構(gòu)11采用高分子材料，其外觀結(jié)構(gòu)根據(jù)人機(jī)工程設(shè)計(jì)；豎向安裝基礎(chǔ)12安裝在主體結(jié)構(gòu)11的兩側(cè)，一方面加強(qiáng)主體結(jié)構(gòu)的剛度，另一方面，也是其它結(jié)構(gòu)的安裝基礎(chǔ)；橫向安裝基礎(chǔ)分為左右安裝塊13、調(diào)節(jié)塊14，左右安裝塊13安裝主體結(jié)構(gòu)11上，主要起到增加主體結(jié)構(gòu)剛度以及提供其它結(jié)構(gòu)的安裝基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)塊14適應(yīng)不同尺寸的主體結(jié)構(gòu)11；綁扎帶15安裝在豎向安裝基礎(chǔ)12上，把腰部支具結(jié)構(gòu)綁扎到身體上。

如圖3所示，所述腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2包括：短臂16、豎向拉桿17、長拐臂18、橫向拉桿19；位于主體結(jié)構(gòu)11左側(cè)的豎向安裝基礎(chǔ)12、一個短臂16、一個豎向拉桿17、一個長拐臂18、橫向拉桿19、另一個長拐臂18、另一個豎向拉桿17、另一個短臂16、位于主體結(jié)構(gòu)11右側(cè)的豎向安裝基礎(chǔ)12依次鉸接連接；長拐臂18還鉸接于安裝塊13。其中，所述短臂16的長短是相對于長拐臂18的長短而言的。即短臂16的長度小于長拐臂18的長度。

如圖1、圖4所示，所述右腿支具、左腿支具均包括：大腿支具6、小腿支具8、腳掌10、大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7、腿部綁扎結(jié)構(gòu)9；大腿支具6上端與豎向安裝基礎(chǔ)12鉸接，大腿支具6下端通過與大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7與小腿支具8鉸接；大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7為一鎖銷；小腿支具8與大腿支具6之間的鉸接通過所述鎖銷解開或鎖閉；腳掌10和小腿支具8緊固連接；腿部綁扎結(jié)構(gòu)9安裝在小腿支具8上。其中，為了保證正常外骨骼行走支架裝置的穿戴性，大腿支具6與小腿支具8之間設(shè)置大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7，在穿戴裝置時，解開大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7，大腿支具6與小腿支具8鉸接，穿戴完畢后，鎖閉大腿與小腿支具鎖閉機(jī)構(gòu)7，大腿支具6與小腿支具8緊固連接。具體地，所述裝置通過腰部支具1的主體結(jié)構(gòu)11與人體腰部支具貼合，使用綁扎帶15穿在人體上；在小腿支具8位置上設(shè)置腿部綁扎結(jié)構(gòu)9，把支架系統(tǒng)捆綁在人的腿上；支架腳掌10與人體腳配合。通過三個部位與人體完成穿戴。

所述可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置，還包括控制器和電源模塊；控制器分別對電動推桿系統(tǒng)3、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4進(jìn)行控制；電源模塊分別對電動推桿系統(tǒng)3、髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4進(jìn)行供電。所述控制器包括運(yùn)算控制模塊，其中，所述運(yùn)算控制模塊包括無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊、無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊、有動力工作狀態(tài)控制模塊。其中，有動力、無動力只是針對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動而言，支架裝置正常工作狀態(tài)下，只有髖關(guān)節(jié)2個自由度。本發(fā)明機(jī)構(gòu)簡單、輕便、穿戴方便、長度可調(diào)性、適合不同身高、不同體重的人穿戴等特點(diǎn)。

在所述無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6之間的鉸接解開，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4鎖閉，令大腿支具6與短臂16緊固連接在一起；電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6之間的鉸接解開可通過機(jī)械拆解的方式解開；

當(dāng)腰部支具1發(fā)生前后方向的傾斜時，大腿支具6與短臂16一起轉(zhuǎn)動，帶動安裝塊13與長拐臂18的鉸點(diǎn)在豎直方向上移動，橫向拉桿19左右兩端同時受拉或受壓，從而左右受力平衡而保持長度不變構(gòu)成受力平衡機(jī)構(gòu)，進(jìn)而保證腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2兩側(cè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性和對稱性，因此，腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2保持靜止不動，使腰部與大腿轉(zhuǎn)動受到約束，對病人有一定保護(hù)功能；豎向拉桿17向上運(yùn)動的趨勢依靠短臂16受到大腿支具6的約束，使得腰部支具1發(fā)生前后方向的傾斜也受到約束；

當(dāng)左腿支具或右腿支具被邁步帶動時，邁步側(cè)的大腿支具6帶動腰部支具1和短臂16一起運(yùn)動，邁步側(cè)的豎向拉桿17的長度保持不變，腰部支具1向后運(yùn)動，推動腰部支具1和邁步側(cè)的長拐臂17的鉸點(diǎn)下沉，使得非邁步側(cè)的豎向拉桿17向上伸長，使得非邁步側(cè)的大腿支具6相對于腰部支具1有向后運(yùn)動的趨勢；例如，假設(shè)邁動左腿支具，腰部支具1一起轉(zhuǎn)動，由于腰部支具1、大腿支具6以及短臂16一起運(yùn)動，因此左側(cè)豎向拉桿17不會延伸或縮短，而此時腰部支具1向后運(yùn)動，推動腰部支具1和長拐臂17鉸點(diǎn)下沉，右側(cè)豎向拉桿17向上運(yùn)動，右腿支具相對于腰部支具1有向后運(yùn)動的趨勢，開始行走；同理，邁右腿支具運(yùn)動方式與之類似。其中，橫向拉桿19構(gòu)成運(yùn)動轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動的轉(zhuǎn)移，即把邁腿一側(cè)的大腿與腰部的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)移到另一側(cè)大腿與腰部的轉(zhuǎn)動，使邁腿側(cè)大腿與腰部相對無轉(zhuǎn)動，支撐腿與腰部產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。另外，橫向拉桿(19)，長度可調(diào)節(jié)，保證輔助支撐機(jī)構(gòu)(2)的正確位置。

在所述無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6之間的鉸接解開，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，使得腰部支具1與大腿支具6之間的鉸接解開；此時，腰部輔助支撐機(jī)構(gòu)2沒有發(fā)揮支撐功能；其中，髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，輔助支撐機(jī)構(gòu)2整體失效，橫向拉桿19也失效。

在所述有動力工作狀態(tài)控制模塊的控制下，電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6形成鉸接，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，電動推桿系統(tǒng)3提供髖關(guān)節(jié)運(yùn)動驅(qū)動。具體地，在所述有動力工作狀態(tài)控制模塊的控制下，所述可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置處于有動力工作狀態(tài)：電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6形成鉸接，髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開大腿支具6與短臂16，保證大腿支具6與短臂16鉸接，控制器及電源模塊接通電動推桿系統(tǒng)3，為電動推桿系統(tǒng)3進(jìn)行控制和能源輸送，由于電動推桿系統(tǒng)3的一端與腰部支具1的豎向安裝基礎(chǔ)12鉸接，電動推桿系統(tǒng)3的另一端與大腿支具6鉸接，實(shí)際上形成了髖關(guān)節(jié)的一個運(yùn)動。根據(jù)實(shí)際需求，電動推桿系統(tǒng)3可以雙側(cè)安裝，也可以單側(cè)安裝。電動推桿系統(tǒng)3的動作按照控制器及電源模塊設(shè)置進(jìn)行，控制器及電源模塊的設(shè)置實(shí)現(xiàn)走行合理性以及行走模式可調(diào)。其中，髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，輔助支撐機(jī)構(gòu)2整體失效，橫向拉桿19也失效。

更為具體地，所述控制器還包括：操作控制模塊、通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、電池管理模塊；

操作控制模塊提供用戶操作控制按鈕；運(yùn)算控制模塊與操作控制模塊使用gpio相連，

所述通訊模塊包括藍(lán)牙/wifi通訊模塊、串口通訊模塊、聲光報(bào)警模塊；運(yùn)算控制模塊與藍(lán)牙/wifi通訊模塊使用uart相連，藍(lán)牙/wifi通訊模塊提供了與遠(yuǎn)程服務(wù)器或者移動通訊設(shè)備相連的方式，運(yùn)算控制模塊與串口通訊模塊使用uart相連，串口通訊模塊與電腦相連通信，運(yùn)算控制模塊與聲光報(bào)警模塊使用gpio相連，聲光報(bào)警模塊在異常情況下，發(fā)出相應(yīng)的聲音或者燈光提示；

所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括電機(jī)控制模塊、光電編碼器、推桿電機(jī)；運(yùn)算控制模塊與電機(jī)控制模塊使用gpio相連，運(yùn)算控制模塊使用pwm通過電機(jī)控制模塊控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度與方向，運(yùn)算控制模塊與光電編碼器使用gpio相連，光電編碼器安裝在電動推桿系統(tǒng)3的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；

所述電池管理模塊包括鋰電池、電池管理模塊；鋰電池的輸出端與電池管理模塊相連，電源輸出接口在電池管理模塊上，運(yùn)算控制模塊與電池管理模塊使用uart相連。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種所述可穿戴多功能外骨骼行走支架裝置的控制方法，包括如下：無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟、無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟、有動力工作狀態(tài)控制步驟。其中，有動力、無動力只是針對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動而言，支架裝置正常工作狀態(tài)下，只有髖關(guān)節(jié)2個自由度。本發(fā)明機(jī)構(gòu)簡單、輕便、穿戴方便、長度可調(diào)性、適合不同身高、不同體重的人穿戴等特點(diǎn)。

在所述無動力有保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6之間的鉸接解開，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4鎖閉，令大腿支具6與短臂16緊固連接在一起；當(dāng)腰部支具1發(fā)生前后方向的傾斜時，大腿支具6與短臂16一起轉(zhuǎn)動，帶動安裝塊13與長拐臂18的鉸點(diǎn)在豎直方向上移動，橫向拉桿19左右受力平衡而保持長度不變，豎向拉桿17向上運(yùn)動的趨勢依靠短臂16受到大腿支具6的約束，使得腰部支具1發(fā)生前后方向的傾斜也受到約束；當(dāng)左腿支具或右腿支具被邁步帶動時，邁步側(cè)的大腿支具6帶動腰部支具1和短臂16一起運(yùn)動，邁步側(cè)的豎向拉桿17的長度保持不變，腰部支具1向后運(yùn)動，推動腰部支具1和邁步側(cè)的長拐臂17的鉸點(diǎn)下沉，使得非邁步側(cè)的豎向拉桿17向上伸長，使得非邁步側(cè)的大腿支具6相對于腰部支具1有向后運(yùn)動的趨勢；

在所述無動力無保護(hù)工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6之間的鉸接解開，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，使得腰部支具1與大腿支具6之間的鉸接解開；

在所述有動力工作狀態(tài)控制步驟中，令電動推桿系統(tǒng)3與大腿支具6形成鉸接，大腿支具6與短臂16之間的鉸接被髖關(guān)節(jié)解鎖裝置4解開，電動推桿系統(tǒng)3提供髖關(guān)節(jié)運(yùn)動驅(qū)動。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。