CN111067763A - 用于外骨骼机器人的压力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于外骨骼机器人的压力检测装置，外骨骼机器人包括腰部机构、连接于腰部机构的二个下肢机构及控制器，其中，压力检测装置装设于腰部机构及/或至少一下肢机构上，压力检测装置采集使用者穿戴或使用外骨骼机器人时的多个压力信息后输出至控制器，控制器显示压力信息。

Description

用于外骨骼机器人的压力检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于外骨骼机器人的压力检测装置，具体地说，尤其涉及一种用于外骨骼机器人的气囊式压力检测装置。

背景技术

现有用于外骨骼机器人的压力检测装置多为通过使用基于电阻或电容应变的传感器来检测的，大都是基于直接在表面受力使电阻、电容膜片变形改变电阻、电容量从而进行压力信息的检测，但是这种方式比较适用于对硬物进行检测，且要求被测物体与其传感器有比较好的贴合度，但是如果想检测柔性物体的压力是很困难的，并且当其检测柔性物体的压力时，极易因受力不均而产生极大的误差，使得检测精度大大下降。同时基于电阻或电容应变的传感器在工作时也容易受到外界环境的影响，例如空气温度、湿度等环境因素，这也就限制压力检测装置的使用环境，因此给使用者的使用造成不便。因此急需开发一种克服上述缺陷的用于外骨骼机器人的压力检测装置。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于外骨骼机器人的压力检测装置，所述外骨骼机器人包括腰部机构、连接于所述腰部机构的二个下肢机构及控制器，其中，所述压力检测装置装设于所述腰部机构及/或至少一所述下肢机构上，所述压力检测装置采集使用者穿戴或使用所述外骨骼机器人时的多个压力信息后输出至控制器，所述控制器显示所述压力信息。

上述的压力检测装置，其中，每一所述下肢机构包括依次连接的髋关节驱动组件、大腿组件、膝关节驱动组件、小腿组件、踝关节组件以及足部组件，所述髋关节驱动组件还连接于所述腰部机构，每一所述下肢机构还包括至少一条绑带，装设于所述大腿组件及/或所述小腿组件上，所述绑带固定使用者的大腿或小腿于对应地所述大腿组件或所述小腿组件上，所述压力检测装置装设于所述绑带的内侧上。

上述的压力检测装置，其中，所述腰部机构包括靠垫及腰带，所述腰带固定使用者的腰部于所述靠垫上，所述压力检测装置还装设于所述靠垫上。

上述的压力检测装置，其中，所述压力检测装置包括：

气囊，装设于所述绑带的内侧或所述靠垫上；

气压检测模块，设置于所述气囊内，所述气压检测模块采集所述气囊内的气压信息；

控制模块，根据所述气压信息后获得压力信息后输出至所述控制器。

上述的压力检测装置，其中，所述压力检测装置还包括温度检测模块，设置于所述气囊内，所述温度检测模块检测所述气囊内部的温度信息后输出至所述控制模块，所述控制模块根据所述气压信息及所述温度信息获得所述压力信息后输出至所述控制器。

上述的压力检测装置，其中，当使用者穿戴所述外骨骼机器人时，所述控制器接收并显示所述压力信息，以便于根据所述压力信息及时调整所述绑带及所述靠垫。

上述的压力检测装置，其中，当使用者使用所述外骨骼机器人时，所述控制器接收并判断所述压力信息是否处于一正常压力范围内，当不处于所述常压力范围内时，所述控制器输出报警信号。

上述的压力检测装置，其中，还包括通讯模块，在所述控制模块及所述控制器间进行无线的信息传输。

上述的压力检测装置，其中，还包括电源模块，电性连接于所述控制模块、所述气压检测模块及所述温度检测模块。

上述的压力检测装置，其中，所述气压检测模块为气压传感器，所述温度检测模块为温度传感器。

上述的压力检测装置，其中，所述气压检测模块及所述温度检测模块集成于一体且为气压温度传感器。

本发明的压力检测装置相对于现有技术其功效在于，对被测物体的状态以及对传感器的贴合度没有要求，同时具有精度高、灵敏度高、检测范围广的优点。同时，在使用者穿戴或使用外骨骼机器人时检测出使用者在绑带、靠垫各方位的受力情况，方便做出相应调整，且气囊本身耐冲击的特性还能对人体进行保护。

附图说明

图1为本发明压力检测装置安装于外骨骼机器人的结构示意图；

图2为本发明压力检测装置安装于绑带的结构示意图；

图3为压力检测装置的原理图；

图4为压力检测装置第一实施例的结构示意图；

图5为压力检测装置第二实施例的结构示意图。

其中，附图标记为：

外骨骼机器人 1

腰部机构 11

靠垫 111

腰带 112

下肢机构 12

髋关节驱动组件 121

大腿组件 122

膝关节驱动组件 123

小腿组件 124

踝关节组件 125

足部组件 126

绑带 127

控制器 13

压力检测装置 2

气囊 21

气压检测模块 22

电路板 23

控制模块 24

温度检测模块 25

通讯模块 26

电源模块 27

具体实施方式

下文举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本发明内容的态样，但所提供的实施例并非用以限制本发明的保护范围。

请参考图1-3，图1为本发明压力检测装置安装于外骨骼机器人的结构示意图；图2为本发明压力检测装置安装于绑带的结构示意图；图3为压力检测装置的原理图；图4为压力检测装置第一实施例的结构示意图。如图1-4所示，本发明的用于外骨骼机器人1的压力检测装置2，其中所述外骨骼机器人1包括腰部机构11、连接于所述腰部机构的二个下肢机构12及控制器13，所述压力检测装置2装设于所述腰部机构11及/或至少一所述下肢机构12上，所述压力检测装置2采集使用者穿戴或使用所述外骨骼机器人1时的多个压力信息后输出至控制器13，所述控制器显示所述压力信息13。

其中，每一所述下肢机构12包括依次连接的髋关节驱动组件121、大腿组件122、膝关节驱动组件123、小腿组件124、踝关节组件125以及足部组件126，所述髋关节驱动组件121还连接于所述腰部机构11，每一所述下肢机构还包括至少一条绑带127，至少一条绑带127装设于所述大腿组件122及/或所述小腿组件124上，所述绑带127固定使用者的大腿或小腿于对应地所述大腿组件122或所述小腿组件123上，所述压力检测装置装设于所述绑带127的内侧上。所述腰部机构11包括靠垫111及腰带112，所述腰带112固定使用者的腰部于所述靠垫111上，所述压力检测装置2还装设于所述靠垫111上。

值得注意的是，在本实施例中，靠垫111及绑带127装设有多个压力检测装置，本发明并不对压力检测装置的数量进行限定，设计者完全可以根据使用者的需求进行相应的增加或减少。

进一步地，所述压力检测装置2包括：气囊21、气压检测模块22(气压传感器)、电路板23及控制模块24；气囊21装设于所述绑带127的内侧及/或所述靠垫上；气压检测模块22设置于所述气囊21内且装设于电路板23上，所述气压检测模块22采集所述气囊21内的气压信息；控制模块24(图未示)根据所述气压信息后获得压力信息后输出至所述控制器13，当使用者穿戴所述外骨骼机器人1时，所述控制器13接收并显示所述压力信息，以便于根据所述压力信息及时调整所述绑带127的松紧及所述靠垫的位置，当使用者使用所述外骨骼机器人1时，所述控制器13接收并判断所述压力信息是否处于一正常压力范围内，当不处于所述常压力范围内时，所述控制器13输出报警信号，可实现压力过大提醒或急停、受力不均提醒功能，这时就可以通过调节绑带的松紧和左右方位避免患者不适感，提高训练效果。

值得注意的是，在本发明并不对控制模块24的设置位置进行限制，在本发明的一实施中，控制模块24可设置于绑带127的外侧或靠垫111上，在本发明的另一实施例中，控制模块24还可集成设置于控制器13中。

再进一步地，所述压力检测装置2还包括温度检测模块25，设置于所述气囊21内且装设于电路板23上，所述温度检测模块25检测所述气囊21内部的温度信息后输出至所述控制模块24(图未示)，所述控制模块24(图未示)根据所述气压信息及所述温度信息获得所述压力信息后输出至所述控制器13。即将气囊21内的气压、温度信息均传输给对应地控制模块24。该控制模块24将气囊内部的气压、温度信息转化为绑带或靠垫外部受到的压力信息再传输给控制器13。其中温度传感器的作用是，通过测量实时温度，对结果进行修正，避免压强因温度的变化而对外界压力的测量值产生误差，从而增加了测量结果的精度。在本发明的另一实施例中，控制模块24还可将压力信息传输PC端。

需要说明的是，在本实施例中，所述气压检测模22块为气压传感器，所述温度检测模块25为温度传感器，但本发明并不以此为限。

又进一步地，压力检测装置2还包括通讯模块26及电源模块27；通讯模块26在所述控制模块24及所述控制器13间进行无线的信息传输；电源模块25电性连接于所述控制模块24、所述气压检测模块22及所述温度检测模块25，电源模块25为各个模块提供电力。

值得注意的是，本发明虽然公开了通过通讯模块26于控制模块24及控制器13间进行无线的信息传输，但本发明并不以此为限，在其他实施例中，还可省略通讯模块26的设置改为通过信号传输线进行连接，从而加强压力检测装置的抗干扰能力。

其中，每个压力检测装置均可单独完成压力检测功能，即气囊内部均可放置气压、温度传感器并充气、引线、密封，但具体是否需要实现其功能，可随实际情况而定。同时至少一压力检测装置2与绑带127整合为一体结构，使得压力检测装置由外部一层既有韧性又有刚度的绑带，和内部可自由取下和粘贴的气囊组成，可根据实际情况选择粘贴的气囊个数并调整气囊位置，以达到最好测压效果。另至少一压力检测装置2与靠垫111整合为一体结构，一旦靠垫的压力值过大或过小，可以通过调节腰带的松紧来使患者以正常的松紧度贴合在靠垫上，并且还能用于轮椅测压的坐垫，根据患者压力检测结果制作专属座椅，使患者各部位受力均匀，防止个别部位因长期受压大而产生褥疮。

请参照图5，图5为压力检测装置第二实施例的结构示意图。图5示出的压力检测装置与图4所示出的压力检测装置的结构大致相同，因此相同部分在此就不再赘述了，现将不同部分说明如下。在本实施例中所述气压检测模块22及所述温度检测模块25集成于一体且为气压温度传感器。

综上所述，本发明的压力检测装置对被测物体的状态以及对传感器的贴合度没有要求，同时具有精度高、灵敏度高、检测范围广的优点。同时，在使用者穿戴或使用外骨骼机器人时检测出使用者在绑带、靠垫各方位的受力情况，方便做出相应调整，且气囊本身耐冲击的特性还能对人体进行保护。

虽然本发明内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明内容，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视所附权利要求的保护范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种用于外骨骼机器人的压力检测装置，所述外骨骼机器人包括腰部机构、连接于所述腰部机构的二个下肢机构及控制器，其特征在于，所述压力检测装置装设于所述腰部机构及/或至少一所述下肢机构上，所述压力检测装置采集使用者穿戴或使用所述外骨骼机器人时的多个压力信息后输出至控制器，所述控制器显示所述压力信息。

2.如权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，每一所述下肢机构包括依次连接的髋关节驱动组件、大腿组件、膝关节驱动组件、小腿组件、踝关节组件以及足部组件，所述髋关节驱动组件还连接于所述腰部机构，每一所述下肢机构还包括至少一条绑带，装设于所述大腿组件及/或所述小腿组件上，所述绑带固定使用者的大腿或小腿于对应地所述大腿组件或所述小腿组件上，所述压力检测装置装设于所述绑带的内侧上。

3.如权利要求2所述的压力检测装置，其特征在于，所述腰部机构包括靠垫及腰带，所述腰带固定使用者的腰部于所述靠垫上，所述压力检测装置还装设于所述靠垫上。

4.如权利要求3所述的压力检测装置，其特征在于，所述压力检测装置包括：

气囊，装设于所述绑带的内侧及/或所述靠垫上；

气压检测模块，设置于所述气囊内，所述气压检测模块采集所述气囊内的气压信息；

控制模块，根据所述气压信息后获得压力信息后输出至所述控制器。

5.如权利要求4所述的压力检测装置，其特征在于，所述压力检测装置还包括温度检测模块，设置于所述气囊内，所述温度检测模块检测所述气囊内部的温度信息后输出至所述控制模块，所述控制模块根据所述气压信息及所述温度信息获得所述压力信息后输出至所述控制器。

6.如权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，当使用者穿戴所述外骨骼机器人时，所述控制器接收并显示所述压力信息，以便于根据所述压力信息及时调整所述绑带及所述靠垫。

7.如权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，当使用者使用所述外骨骼机器人时，所述控制器接收并判断所述压力信息是否处于一正常压力范围内，当不处于所述常压力范围内时，所述控制器输出报警信号。

8.如权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，还包括通讯模块，在所述控制模块及所述控制器间进行无线的信息传输。

9.如权利要求8所述的压力检测装置，其特征在于，还包括电源模块，电性连接于所述控制模块、所述气压检测模块及所述温度检测模块。

10.如权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，所述气压检测模块为气压传感器，所述温度检测模块为温度传感器。

11.如权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，所述气压检测模块及所述温度检测模块集成于一体且为气压温度传感器。

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