CN110303478B - 一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法，柔性外骨骼主要由控制系统、检测系统、气动柔性执行系统以及气管组件组成。控制系统对检测系统采集到的用户运动信息和柔性助力执行系统压力信息进行分析，基于步态估算模型，实现下肢运动意图的识别与理解；基于髋关节力矩模型计算得到气动力开关、压力和流速等相应指令，执行相应动作，对气动柔性执行系统负压输入和卸载过程进行实时控制，气动柔性执行系统将控制系统提供的气压能实时转化为能够实现直线运动的机械能，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展所需的辅助力矩，实现辅助行走的目的。

Description

一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法

技术领域

本发明属于柔性外骨骼机器人、下肢外骨骼以及柔性执行器技术领域，特别涉及一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法。

背景技术

用工程科学方法修复和增强人体运动能力，是机器人学等交叉学科基础科研的重要科学目标之一，机器人外骨骼是开展这一科学研究的载体。机器人外骨骼是一种并联穿戴于人体外部的装置，一般由电机、液压或气压驱动，通过检测系统实时检测肢体运动状态与人体运动意图，通过驱动系统与控制系统实现人-机协同助力，达到增强肢体力量或辅助人体运动的目标，如日本筑波大学山海嘉之(Yoshiyuki Sanki)教授和他的研究小组共同研究的HAL系列混合助力腿机器人外骨骼、以色列的埃尔格医学技术公司研发的下肢外骨骼机器人Rewalk，美国berkely Bionics公司研发的第二代军用外骨骼ExoHiker,ExoClimber以及第三代军用外骨骼HULC，美国雷神公司研制得基于旋转液压执行器驱动的负重外骨骼XOS-2等。上述几种典型的外骨骼机器人主要采用电机和液压驱动或者二者混合驱动的方式，助力明显，但也存在部件多，自重大、能耗高等缺点，并且铠甲式的外形很难得到普通用户的心里认同，穿戴也不方便。

为了减轻外骨骼执行端的重量，并使关节的运动具有一定灵活性，一些学者研制了以气动肌肉作为执行器的外骨骼机器人下肢外骨骼。例如Sasaki团队采用气动人工肌肉研发了类似裤子的下肢助力外骨骼，具有轻便灵活的特点，Y.L.Park团队采用扁平气动人工肌肉研发的辅助髋关节运动的柔性可穿戴机器人外骨骼，为髋关节提供力矩。上述气动人工肌肉都是充气型人工肌肉，具有较高的功率密度比、功率体积比等优点，但有以下缺点。首先，非弹性变形过程中将会产生迟滞现象，难以精确控制。其次，气动人工肌肉通常都具有较高的“阈值”，当气压小于“阈值”时，人工肌肉无法执行相应的运动。再次，在气动人工肌肉反复使用过程中，较高的工作压力容易造成气动肌肉局部破损甚至爆炸。目前充气型气动肌肉充气变形后会使径向体积变大，不适合对空间受限的场合。除此之外，目前大部分气动人工肌肉都是在充气后实现直线运动，即充气后伸长或者缩短，使外骨骼的体积显著增大。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法。柔性外骨骼主要由控制系统、检测系统、气动柔性执行系统以及气管组件组成。控制系统对检测系统采集到的用户运动信息和气动柔性执行系统压力信息进行分析，基于步态估算模型和髋关节力矩模型等控制算法计算得到气动力开关、压力和流速等相应指令，执行相应动作，对气动柔性执行系统负压输入和卸载过程进行实时控制，气动柔性执行系统将控制系统提供的气压能转化为能够实现直线运动的机械能，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法，包括：

控制系统，包括气压输出模块、控制模块和固定模块，用于所述柔性外骨骼控制系统安装固定、电子数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制；

气动柔性执行系统，是行走辅助的执行部件，包括穿戴模块和执行模块，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方，并将控制系统提供的压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供辅助左、右腿大腿摆动的助力，辅助行走。

检测系统，包括气压检测模块和运动检测模块，运动检测模块实时检测用户双腿大腿的运动状态，气压检测模块实时采集所述气动柔性执行系统的压力信息，然后实时反馈给所述控制系统；

气管组件，用于在所述控制系统和所述气动柔性执行系统之间的气流输送；

所述气压输出模块主要包括微型负压气泵、驱动器、两位三通负压气阀、电池和数据线；

所述固定模块是所述气压输出模块、控制模块以及所述气压检测模块安装的载体；

所述控制模块能够基于步态估算模型、髋关节力矩模型两个控制算法对所述气压输出模块进行控制；

所述控制系统对所述检测系统采集到的用户大腿运动信息和所述气动柔性执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和髋关节力矩模型的控制算法计算得到相应指令，执行相应动作，为所述气动柔性执行系统提供负压或者负压卸载，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展的辅助力矩，辅助行走。

所述控制模块能够根据所述运动检测模块反馈的大腿相对地面法线夹角角度变化信息，基于所述步态估算模型计算得到人体的行走姿态；

所述髋关节力矩模型用于根据行走姿态以及所述气压传感器反馈的气动柔性执行系统气压值，计算得到所述驱动器的转速指令以及所述两位三通负压气阀开关指令；

所述微型负压气泵和所述两位三通负压气阀按照所述控制模块的指令执行相应动作，为所述气动柔性执行系统提供定量的负压或者负压卸载；

所述气动柔性执行系统将控制系统提供的气压能实时转化为能够实现直线运动的机械能，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的。

所述步态估算模型包括角度判断模式和角速度判断模式；

所述角速度判断模式，所述运动检测模块实时检测大腿相对地面法线所成夹角的角度变化，经过连续采集，所述控制模块可以绘制得到角度曲线，每次出现波峰或者波谷，表示人体行走的步态发生切换，即髋关节由屈曲状态变为伸展状态或是由伸展状态变为屈曲状态，因此，需要在波峰波谷处进行状态切换。在波峰波谷处，曲线斜率发生变化，因此可以对角度曲线实时求导，得到角度的速率曲线，根据速率曲线，实时进行状态判断和切换。为了防止状态误判的发生，需要连续多次判定速率曲线的状态，当多次判定结果一致时，再进行状态切换；

所述角度判断模式是所述控制模块根据当前运动状态，对大腿相对地面法线所成夹角的角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿大腿相对地面法线所成夹角角度的波谷位置。所述控制模块根据波谷位置，实时计算左腿大腿相对地面法线所成夹角角度曲线与右腿大腿相对地面法线所成夹角的角度曲线相邻波谷的时间间隔周期T。根据周期T可以实现运动状态的预判机制，在人体运动状态未到达波谷的时候进行状态切换，解决了状态判断滞后问题；

所述角度判断模式是在所述角速度判断模式基础上，增加了预判机制，同时在做状态判断的时候，引入角度阈值，辅助状态判断，提高状态判断的准确性。

所述髋关节力矩模型，是根据行走姿态，通过查表的方式，通过二维表1和二维表2得到两位三通负压气阀开关量，以及气压设定值。根据气压设定值以及所述气动柔性执行系统实际气压值，选取匹配的微型负压气泵转速指令，所述控制模块通过上述计算，得到所述柔性外骨骼所需的两位三通负压气阀动作指令和微型负压气泵转速指令。

所述的二维表1是不同的步态和不同的关节角度，对应用户实时的力矩需求的二维表；所述二维表2是不同的角度和不同的力矩，对应负压弹性体不同的气压的二维表。

所述气动柔性执行系统的穿戴模块包括腰部固定带和膝部固定带，所述执行模块包括抽气线性收缩型气动人工肌肉和尼龙织带，是气压能转化为直线运动机械能的载体，所述抽气线性收缩型气动人工肌肉产生的机械能通过尼龙织带、腰部固定带和膝部固定带传递到腰部和膝部，形成以髋关节为转轴、以股骨为杠杆、以股骨下端(靠近膝盖的一边)为着力点、以抽气线性收缩型气动人工肌肉的收缩为动力的结构形式，通过控制负压流量可以控制抽气线性收缩型气动人工肌肉长度的变化，从而控制大腿前摆的角度与角速度。

柔性外骨骼的控制方法，包括以下步骤：

使用检测系统实时检测用户双腿大腿的运动信息，以及采集所述气动柔性执行系统的压力信息；

使用控制系统对所述检测系统采集到的用户下肢运动信息和所述气动柔性执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和髋关节力矩模型的控制算法计算得到相应指令；

所述微型负压气泵和所述两位三通负压气阀按照所述控制模块的指令执行相应动作，控制系统对所述气动柔性执行系统的负压输入或者卸载过程进行实时控制，根据行走模式，气动柔性执行系统按照用户的行走姿态实时为髋关节提供辅助力矩，辅助行走。

本发明优异的效果是：

相比现有技术，本发明一种行走辅助柔性外骨骼及其控制方法,采用气动驱动方式，克服了一般腿部助力装备或者外骨骼机器人等刚性机构惯性大，容易造成人下肢关节机械惯性损伤，安全性差、舒适性差等缺点，显著提高了装备的安全性和舒适性。

相比现有技术，本发明采用抽气线性收缩型气动人工肌肉作为柔性驱动元件，负压阈值低，没有爆炸风险，抽气变形后体积减小，适合空间受限和不受限场合。

相比现有技术，本发明采用角度判断模式和角速度判断模式对步态进行判断，解决了气动肌肉状态判断滞后问题。

附图说明

图1是本发明的柔性外骨骼穿戴示意及组成图；

图2是柔性外骨骼系统控制流程图；

图3是气动柔性执行系统组成图；

图4是角速度判断模式图；

图5是图2是气动柔性执行系统中抽气线性收缩型气动人工肌肉外形和剖面图；

其中各附图标记含义如下：

1.控制系统；2.气动柔性执行系统；3.检测系统；4.气管组件

10.控制模块；20.气压输出模块

101.驱动器；102.微型负压气泵；103.两位三通负压气阀；104.惯性测量单元；105.气压传感器

201.抽气线性收缩型气动人工肌肉组件；202.腰部固定带；203.膝部固定带；204.尼龙织带

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明的柔性外骨骼穿戴示意及组成图，图2为柔性外骨骼系统控制方案图，如图1和2所示，柔性外骨骼主要包括控制系统1、气动柔性执行系统2和检测系统3，气管组件4等。

所述控制系统1，如图1和2所示，是所述柔性外骨骼安装固定、电子数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制的核心部件；所述控制系统主要包括控制模块10、气压输出模块20以及安装模块，其中气压输出模块20主要包括驱动器101、微型负压气泵102、两位三通负压气阀103、电池和数据线等。所述固定模块是所述气压输出模块、控制模块以及所述气压检测模块安装的载体。所述控制模块10能够基于步态估算模型、髋关节力矩模型两个控制算法对所述气压输出模块进行控制，所述控制算法在所述控制模块10上执行完成。

所述气动柔性执行系统2，如图1和图3所示，是柔性外骨骼的执行部件，主要包括穿戴模块和执行模块，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方，并将控制系统提供的压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供辅助左、右腿大腿摆动的助力，辅助髋关节运动。其中，穿戴模块包括腰部固定带202和膝部固定带203，所述腰部固定带202用于将所述气动柔性执行系统2穿戴在腰部，膝部固定带203穿戴在双腿膝关节上方、大腿最细处，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方；所述执行模块包括抽气线性收缩型气动人工肌肉组件201和尼龙织带204，是气压能转化为直线运动机械能的载体。抽气线性收缩型气动人工肌肉组件201以抽气线性收缩型气动人工肌肉为主体，外层包裹PTU柔性保护布，PTU柔性保护布内侧光滑，可以避免在使用过程中抽气线性收缩型气动人工肌肉与用户衣服摩擦。尼龙织带204用于连接抽气线性收缩型气动人工肌肉、腰部固定带202以及膝部固定带203，在用户直立时通过调整尼龙织带204的长度调整抽气线性收缩型气动人工肌肉的预紧力。抽气线性收缩型气动人工肌肉是气压能转化为直线运动机械能的载体，所述抽气线性收缩型气动人工肌肉产生的机械能通过尼龙织带204、腰部固定带202和膝部固定带203传递到腰部和膝部，形成以髋关节为转轴、以股骨为杠杆、以股骨下端(靠近膝盖的一边)为着力点、以抽气线性收缩型气动人工肌肉的收缩为动力的辅助行走的结构形式，通过控制负压流量可以控制抽气线性收缩型气动人工肌肉长度的变化，从而控制大腿前摆的角度与角速度。当所述抽气线性收缩型气动人工肌肉有负压输入时发生线性位移变短且具有拉力，可以通过驱动膝部固定带203为大腿提供上摆的拉力，辅助髋关节屈曲运动；当抽气线性收缩型气动人工肌肉负压卸载时，自身由收缩状态恢复到自身自然状态的过程中，抽气线性收缩型气动人工肌肉逐步释放拉力对大腿后摆过程进行控制。通过控制负压流量可以控制抽气线性收缩型气动人工肌肉长度的变化，从而控制髋骨与股骨之间夹角的变化，为髋关节提供助力，辅助行走。

检测系统3，如图1和图2所示，包括运动检测模块和气压检测模块，所述运动检测模块由两个惯性测量单元104组成，分别通过魔术贴分别固定在所述气动柔性执行系统2中膝部固定带203的侧面，即大腿外侧面，用于检测左腿大腿和右腿大腿相对地面法线的夹角角度的变化信息；气压检测模块包括两个气压传感器105，安装在控制箱本体中，实时采集所述气动柔性执行系统2的压力信息。检测系统3实时检测用户双腿大腿的运动状态和所述气动柔性执行系统的压力信息，然后实时反馈给所述控制系统1。

气管组件4，如图1所示，用于在所述控制系统1与所述气动柔性执行系统2之间的气流输送。

图2是柔性外骨骼系统控制流程图。如图所示，控制模块10根据惯性测量单元104反馈的髋关节角度信息，通过步态估算模型计算得到人体的行走姿态；髋关节力矩模型根据行走姿态以及气压传感器105反馈的气动柔性执行系统气压值，计算得到所述驱动器101的转速指令以及所述两位三通负压气阀103开关指令；微型负压气泵102和两位三通负压气阀103按照控制模块10指令，执行相应动作，对所述气动柔性执行系统2的负压输入或者卸载过程进行实时控制，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供辅助伸展和屈曲的力矩，辅助行走。

所述步态估算模型包括角速度判断模式和角度判断模式。

图3为角速度判断模式原理图，如图所示，所述惯性测量单元104实时检测大腿相对地面法线所成夹角的角度变化，经过连续采集，所述控制模块10可以绘制得到角度曲线，每次出现波峰或者波谷(图4箭头)，表示人体行走的步态发生切换，即髋关节由屈曲状态(图中状态1或状态3)变为伸展状态(图中状态2或状态4)，或是由伸展状态变为屈曲状态，因此，需要在如图所示的波峰波谷处进行状态切换。在波峰波谷处，曲线斜率发生变化，因此可以对角度曲线实时求导，得到角度的速率曲线，根据速率曲线，实时进行状态判断和切换。为了防止状态误判的发生，需要连续多次判定速率曲线的状态，当多次判定结果一致时，再进行状态切换。

所述角度判断模式是所述控制模块10根据当前运动状态，对大腿相对地面法线所成夹角的角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿大腿相对地面法线所成夹角角度的波谷位置。所述控制模块10根据波谷位置，实时计算左腿大腿相对地面法线所成夹角角度曲线与右腿大腿相对地面法线所成夹角的角度曲线相邻波谷的时间间隔周期T。根据周期T可以实现运动状态的预判机制，在人体运动状态未到达波谷的时候进行状态切换，解决了状态判断滞后问题。

所述角度判断模式是在所述角速度判断模式基础上，增加了预判机制，同时在做状态判断的时候，引入角度阈值，辅助状态判断，提高状态判断的准确性。

所述髋关节力矩模型，是根据行走姿态，通过查表的方式，通过二维表1和二维表2得到两位三通负压气阀103开关量，以及气压设定值。所述二维表1是不同的步态和不同的关节角度，对应用户实时的力矩需求的二维表；所述二维表2是不同的角度和不同的力矩，对应负压弹性体不同的气压的二维表。根据气压设定值以及所述气动柔性执行系统2实际气压值，选取匹配的微型负压气泵102转速指令，所述控制模块10通过上述计算，得到所述柔性外骨骼所需的两位三通负压气阀103动作指令和微型负压气泵转102速指令。

如图5所示，所述负压线性收缩气动人工肌肉由长方体气室单元组成，每个气室单元的纵向气室壁厚度是横向气室壁厚度的3.5倍，相邻长方体气室单元之间有通孔，形成气线性收缩型气动人工肌肉内部的气流通道。

所述负压线性收缩气动人工肌肉的气室单元在横向(X轴)上以Y轴(Y轴，Y轴是所述负压线性收缩气动人工肌肉中心线)为对称轴对称分布；沿纵向，第一排N个(N为大于等于2的整数，)气室单元，第二排2个气室单元(N-1个)，以下按上述规则依次交替排列，即奇数排为N个气室单元，偶数排为(N-1)个气室单元，并且以奇数排开始，偶数排结束；相邻各排的纵向气室壁位于每个气室单元横向气室壁的中点，保证气室在纵向收缩时的一致性；奇数排气室单元个数比偶数排气室单元个数多一个，形成在偶数排气室两边各形成半个气室体积大小的缺口结构形式，避免所述负压线性收缩气动人工肌肉在厚度方向上的扭曲。

当对所述负压线性收缩气动人工肌肉通过通气孔施加负压、也即抽真空时，由于每个气室单元的横向气室壁与纵向气室壁之间存在较大厚度差，较薄的横向气室壁受到负压作用而发生可恢复的溃缩性屈曲变形，较厚的纵向气室壁较厚能够承受负压作用不变形，楔入到长方体气室单元内，从而产生纵向的直线位移，最终整个负压线性收缩气动人工肌肉产生直线运动，将压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供拉力。当外界通过通气孔对所述负压线性收缩气动人工肌肉进行负压卸载时，所述横向气室壁受到的负压作用力消失，逐渐恢复到不受力的初始状态，在此过程中形成与负压作用下相反方向的纵向位移。

所述负压线性收缩气动人工肌肉为硅胶材料或者橡胶材料。

所述抽气线性收缩型气动人工肌肉结构上分为对称的两部分，采用开模加工的方式加工，然后将上述两部分复合粘接定位成型。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种行走辅助柔性外骨骼，包括：

控制系统，包括气压输出模块、控制模块和固定模块，用于所述柔性外骨骼控制系统安装固定、电子数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制；

气动柔性执行系统，是行走辅助的柔性执行部件，包括穿戴模块和执行模块，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方，并将控制系统提供的压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供辅助左、右腿大腿摆动的助力，辅助行走；

检测系统，包括气压检测模块和运动检测模块，运动检测模块实时检测用户双腿大腿的运动状态，气压检测模块实时采集所述气动柔性执行系统的压力信息，然后实时反馈给所述控制系统；

气管组件，用于在所述控制系统与所述气动柔性执行系统之间的气流输送；

其特征在于，所述气压输出模块主要包括微型负压气泵、驱动器、两位三通负压气阀、电池和数据线；

所述固定模块是所述气压输出模块、控制模块以及所述气压检测模块安装的载体；

所述控制模块能够基于步态估算模型、髋关节力矩模型两个控制算法对所述气压输出模块进行控制；

所述控制系统对所述检测系统采集到的用户大腿运动信息和所述气动柔性执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和髋关节力矩模型的控制算法计算得到相应指令，执行相应动作，为所述气动柔性执行系统提供负压或者负压卸载，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展的辅助力矩，辅助行走；

所述步态估算模型具有角度判断模式和角速度判断模式；

所述角度判断模式是所述控制模块根据当前运动状态，对大腿相对地面法线所成夹角的角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿大腿相对地面法线所成夹角角度的波谷位置；所述控制模块根据波谷位置，实时计算左腿大腿相对地面法线所成夹角角度曲线与右腿大腿相对地面法线所成夹角的角度曲线相邻波谷的时间间隔周期T；根据周期T可以实现运动状态的预判机制，在人体运动状态未到达波谷的时候进行状态切换，解决了状态判断滞后问题。

2.根据权利要求1所述的柔性外骨骼，其特征在于，所述气动柔性执行系统的穿戴模块包括腰部固定带和膝部固定带，用于将所述柔性外骨骼穿戴在用户腰部和膝关节上方；所述执行模块包括抽气线性收缩型气动人工肌肉组件和尼龙织带，是气压能转化为直线运动机械能的载体；所述抽气线性收缩型气动人工肌肉产生的机械能通过尼龙织带、腰部固定带和膝部固定带传递到腰部和膝部，形成以髋关节为转轴、以股骨为杠杆、以股骨下端为着力点、以抽气线性收缩型气动人工肌肉的收缩为动力的结构形式，通过控制负压流量可以控制抽气线性收缩型气动人工肌肉长度的变化，从而控制大腿前摆的角度与角速度，为髋关节提供助力，辅助行走。

3.根据权利要求1所述的柔性外骨骼，其特征在于，所述控制模块能够根据所述运动检测模块反馈的大腿相对地面法线夹角角度变化信息，基于所述步态估算模型计算得到人体的行走姿态；

所述髋关节力矩模型用于根据行走姿态以及所述气压检测模块反馈的气动柔性执行系统气压值，计算得到所述驱动器的转速指令以及所述两位三通负压气阀开关指令；

所述微型负压气泵和所述两位三通负压气阀按照所述控制模块的指令执行相应动作，为所述气动柔性执行系统提供定量的负压或者负压卸载；

所述气动柔性执行系统将控制系统提供的气压能实时转化为能够实现直线运动的机械能，按照用户的行走姿态实时为髋关节提供屈曲和伸展所需的辅助力矩，实现辅助行走的目的。

4.根据权利要求1或3所述的柔性外骨骼，所述运动检测模块实时检测大腿相对地面法线所成夹角的角度变化，经过连续采集，所述控制模块可以绘制得到角度曲线，每次出现波峰或者波谷，表示人体行走的步态发生切换，即髋关节由屈曲状态变为伸展状态或是由伸展状态变为屈曲状态，因此，需要在波峰波谷处进行状态切换；在波峰波谷处，曲线斜率发生变化，因此可以对角度曲线实时求导，得到角度的速率曲线，根据速率曲线，实时进行状态判断和切换；为了防止状态误判的发生，需要连续多次判定速率曲线的状态，当多次判定结果一致时，再进行状态切换。

5.根据权利要求1或3所述的柔性外骨骼，其特征在于，所述角度判断模式是在所述角速度判断模式基础上，增加了预判机制；同时引入角度阈值，辅助状态判断，提高状态判断的准确性。

6.根据权利要求1或3所述的柔性外骨骼，其特征在于，所述髋关节力矩模型，是根据行走姿态，通过查表的方式，通过二维表1和二维表2得到两位三通负压气阀开关量，以及气压设定值；根据气压设定值以及所述气动柔性执行系统实际气压值，选取匹配的微型负压气泵转速指令，所述控制模块通过上述计算，得到所述柔性外骨骼所需的两位三通负压气阀动作指令和微型负压气泵转速指令。

7.根据权利要求6所述的柔性外骨骼，其特征在于，所述二维表1是不同的步态和不同的关节角度，对应用户实时的力矩需求的二维表；所述二维表2是不同的角度和不同的力矩，对应负压弹性体不同的气压的二维表。

8.根据权利要求1所述的柔性外骨骼的控制方法，包括以下步骤：

使用检测系统实时检测并采集用户双腿大腿的运动信息以及所述气动柔性执行系统的压力信息；

使用控制系统对所述检测系统采集到的用户下肢运动信息和所述气动柔性执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和髋关节力矩模型的控制算法计算得到相应指令；

所述微型负压气泵和所述两位三通负压气阀按照所述控制模块的指令执行相应动作，控制系统对所述气动柔性执行系统的负压输入或者卸载过程进行实时控制，根据行走模式，气动柔性执行系统按照用户的行走姿态实时为髋关节提供辅助力矩，辅助行走。

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