CN110303479B - 一种可穿戴柔性膝关节外骨骼及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴柔性膝关节外骨骼及其控制方法，可穿戴柔性膝关节外骨骼主要由控制与气压输出系统、传感系统和柔性助力执行系统组成。控制与气压输出系统对传感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，采用步态估算模型和膝关节力矩模型等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，为柔性助力执行系统提供定量的正压或者负压。柔性助力执行系统将控制与气压输出系统提供的正压或者负压气动力传递给用户左右腿大腿和小腿，输入负压时柔性助力执行系统产生辅助弯曲的转矩，辅助膝关节弯曲；从负压切换到正压输入时柔性助力执行系统产生由弯曲变为伸展的转矩，辅助膝关节伸展，达到助行的目的。

Description

一种可穿戴柔性膝关节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，特别涉及一种可穿戴柔性膝关节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，通过传感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。

目前国际上比较著名的外骨骼包括：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、日本东北大学(TohokuUniversity)开发的可穿戴助力装置Wearable Walking Helper-KH2，日本名古屋大学为截瘫患者开发出一款可穿戴型助力装置WPAL(Wearable Power-Assist Locomotor)、瑞士苏黎世联邦工业大学与Hocoma公司合作研制的四自由度外骨骼式步态康复训练机器人Lokomat、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。上述外骨骼主要采用电机驱动，主要应用于助老助残领域。

采用液压驱动的典型外骨骼机器人主要有美国加州大学伯克利分校H.Kazerooni博士领导的研究小组设计的下肢机器人外骨骼BLEEX以及为市场化Bleex技术成立的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；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。上述这种外骨骼主要是军用增加军人携行和负载能力。

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Y.L.Park团队采用扁平气动人工肌肉研发的辅助膝关节运动的柔性可穿戴机器人外骨骼，为膝关节提供力矩；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。

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。对于外骨骼机器人来说，如果想要实现关节辅助转动，就需要借用其他机械装置将其直线运动转化为旋转运动，使外骨骼的体积和质量显著增大。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种可穿戴柔性膝关节外骨骼及其控制方法。可穿戴柔性膝关节外骨骼主要由控制与气压输出系统、传感系统和柔性膝关节助力执行系统组成。控制与气压输出系统对传感系统采集到的用户运动信息和柔性膝关节助力执行系统压力信息进行分析，采用步态估算模型和膝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，为柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压。柔性膝关节助力执行系统在定量的正压或负压作用下，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为膝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：一种可穿戴柔性膝关节外骨骼及其控制方法，包括：

控制与气压输出系统，包括硬件和控制算法，是所述柔性膝关节外骨骼数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制的核心部件，主要包括控制器、微型负压气泵、驱动器、两位三通负压气阀、电池、控制箱本体、气管和数据线等，所述控制与气压输出系统控制算法，主要包括步态估算模型、膝关节力矩模型两个控制算法模块；

柔性膝关节助力执行系统，是所述柔性膝关节外骨骼助力执行部件，穿戴在用户下肢的双腿大小腿以及膝关节相应部位，将控制与气压输出系统提供的正压或者负压气动力传递给用户左右腿的大腿和小腿，输入负压时柔性膝关节助力执行系统产生辅助弯曲的作用力，辅助膝关节弯曲，从负压切换到正压输入时柔性膝关节助力执行系统产生由弯曲变为伸展的作用力，辅助膝关节伸展；

传感系统，主要包括气压传感器和惯性测量单元，惯性测量单元实时检测用户下肢的运动状态，气压传感器实时采集所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息，传感系统将下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息实时反馈给所述控制与气压输出系统；

所述气管是所述控制与气压输出系统和所述柔性膝关节助力执行系统之间的气流输送通道；

所述控制与气压输出系统对所述传感系统采集到的用户运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统压力信息进行分析，采用步态估算模型和膝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，为所述柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压。所述柔性膝关节助力执行系统在定量的正压或负压作用下，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的。

所述控制器是所述柔性膝关节外骨骼数据接收、计算、处理和指令发送的主令单元，所述控制与气压输出系统控制算法在所述控制器上执行完成。

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，所述惯性测量单元实时检测膝关节的角度变化，经过连续采集，所述控制器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，即膝关节由弯曲状态变为伸展状态或是由伸展状态变为弯曲状态，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器根据当前运动状态，对左右腿的关节角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿膝关节角度的波谷位置。所述控制器根据波谷位置，实时计算左腿关节角度曲线与右腿关节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，会引入一些角度阈值，辅助状态判断，从而提高状态判断的准确性；

所述膝关节力矩模型，是根据行走姿态，通过查表的方式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柔性膝关节助力执行系统实际气压值，选取合适的微型负压气泵转速指令，所述控制器通过上述计算，得到所述柔性膝关节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。

所述控制器根据惯性测量单元反馈的膝关节角度信息，通过所述步态估算模型计算得到人体的行走姿态；所述膝关节力矩模型根据行走姿态以及所述气压传感器反馈的柔性膝关节执行器气压值，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器指令，执行相应动作，为所述柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压；所述柔性膝关节助力执行系统在定量的正压或负压作用下，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的。

所述柔性膝关节助力执行系统主要包括抽气转动型抽气转动型气动人工肌肉、大腿固定支架、小腿固定支架、铰链和柔性固定带等组成；

所述抽气转动型气动人工肌肉，结构上分为对称的两部分，采用复合粘接定位成型，其横截面为扇形的柱体，扇面角度为230°，其内部结构是将扇形横截面10°均分进行分组，用半径为等差数列的同心圆进行周向分割，以分度线作为径向支柱，圆周线作为周向支柱,形成若干个扇环型结构腔体单元，并且具有气体连通的通路。周向支柱厚度为径向支柱厚度的3.5倍，由于存在较大厚度差，所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下既能使周向支柱保持原有的固定形状，径向支柱能够发生形变，周向支柱楔入到相邻的气室中，这样使得每个扇环型腔体单元产生一个旋转角度，最终整个抽气转动型气动人工肌肉产生最大80°转角的旋转运动，形成弯曲的转矩，从负压切换到正压输入时抽气转动型气动人工肌肉产生由弯曲变为伸展的作用力，提供伸展的转矩。

抽气转动型气动人工肌肉结构上分为对称的两部分，采用复合粘接定位成型。

所述抽气转动型气动人工肌肉采用紧固件固定在所述大腿固定支架和小腿固定支架上。

所述铰链安装在所述抽气转动型气动人工肌肉旋转轴心位置，起到旋转导向的作用。

所述柔性固定带安装在所述大腿固定支架和小腿固定支架上，用于将所述柔性膝关节助力执行系统穿戴在用户双腿大腿、小腿上。

所述抽气转动型气动人工肌肉产生的扭矩通过所述大腿固定支架、小腿固定支架以及所述柔性固定带传递到用户大腿和小腿，形成辅助伸展和弯曲的转矩。

所述大腿固定支架和小腿固定支架采用非金属材料或者金属材料。

所述抽气转动型气动人工肌肉为硅胶材料或者橡胶材料。

所述气管是所述控制与气压输出系统和所述柔性膝关节助力执行系统的气流输送通道。

所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼的控制方法包括以下步骤：

使用传感系统检测用户下肢的运动信息，以及采集所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息；

使用控制与气压输出系统对所述传感系统采集到的用户下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和膝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，为柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压，从而根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩。

本发明优异的效果是：

相比现有技术，本发明一种可穿戴柔性膝关节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，本发明采用抽气转动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，并且不需要其他的辅助机构或者其他过渡结构形式，直接实现旋转运动，通过负压控制直接实现为用户提供辅助小腿相对于大腿摆动的转矩，突破了现有负压气动人工肌肉只能实现直线运动，需要借用其他机械转化装置或者转换结构形式才能实现旋转运动的缺陷，提高了驱动效率。

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是本发明的可穿戴柔性膝关节外骨骼组成及外形图；

图2是可穿戴柔性膝关节外骨骼控制方案图；

图3是柔性膝关节助力执行系统组成图；

图4是柔性膝关节助力执行系统中抽气转动型气动人工肌肉对称两部分结构图；

其中各附图标记含义如下：

1.控制与气压输出系统；2.柔性膝关节助力执行系统；3.传感系统；

101.抽气转动型气动人工肌肉；102.大腿固定支架；103.小腿固定支架；104.铰链；105.柔性固定带；106.紧固件

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为本发明的可穿戴柔性膝关节外骨骼组成及外形图，图2为可穿戴柔性膝关节外骨骼控制方案图。可穿戴柔性膝关节外骨骼主要包括控制与气压输出系统1、柔性膝关节助力执行系统2和传感系统3。

所述控制与气压输出系统1，包括硬件和控制算法，是所述柔性膝关节外骨骼数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制的核心部件；所述控制与气压输出系统硬件主要包括控制器、微型负压气泵、驱动器、两位三通负压气阀、控制箱本体、电池、气管和数据线等，其中，所述控制器是所述柔性膝关节外骨骼数据接收、计算、处理和指令发送的主令单元；所述控制与气压输出系统控制算法主要包括步态估算模型、膝关节力矩模型两个控制算法模块，所述控制算法在所述控制器上执行完成。

所述角速度判断模式，是所述控制器根据所述惯性测量单元实时检测膝关节的角度变化，经过连续采集，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，即膝关节由弯曲状态变为伸展状态或是由伸展状态变为弯曲状态，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器根据当前运动状态，对左右腿的关节角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿膝关节角度的波谷位置。所述控制器根据波谷位置，实时计算左腿关节角度曲线与右腿关节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，同时做状态判断时引入角度阈值，辅助状态判断，从而提高状态判断的准确性。

所述膝关节力矩模型，是根据行走姿态，通过查表的方式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柔性膝关节助力执行系统实际气压值，选取合适的微型负压气泵转速指令，所述控制器通过上述计算，得到所述柔性膝关节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。

如图1和3所示，柔性膝关节助力执行系统2是膝关节柔性助力的执行部件，穿戴在用户下肢的双腿大小腿以及膝关节相应部位，将控制与气压输出系统1提供的正压或者负压气动力传递给用户左右腿的大腿和小腿，形成辅助膝关节运动的驱动力。

所述柔性膝关节助力执行系统2主要包括抽气转动型气动人工肌肉101、大腿固定支架102、小腿固定支架103、铰链104、柔性固定带105和紧固件106。所述抽气转动型气动人工肌肉101通过紧固件106固定在所述大腿固定支架102和小腿固定支架103上，所述铰链104安装在所述抽气转动型气动人工肌肉101旋转轴心位置，起到旋转导向的作用。所述柔性固定带105安装在所述大腿固定支架102和小腿固定支架103上，用于将所述柔性膝关节助力执行系统2穿戴在用户双腿大腿、小腿上。所述抽气转动型气动人工肌肉101产生的扭矩通过所述大腿固定支架102、小腿固定支架103以及所述柔性固定带105传递到用户大腿和小腿，当输入负压时所述柔性膝关节助力执行系统2产生辅助弯曲的作用力，辅助膝关节弯曲，从负压切换到正压输入时柔性膝关节助力执行系统2产生由弯曲变为伸展的作用力，辅助膝关节伸展。

传感系统3，主要包括气压传感器和惯性测量单元，4个惯性测量单元分别安装在所述柔性膝关节助力执行系统2中的大腿固定支架102和小腿固定支架103上，实时检测用户下肢的运动状态。所述气压传感器安装在控制箱本体中，实时采集所述柔性膝关节助力执行系统2的压力信息，传感系统将下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统2的压力信息实时反馈给所述控制与气压输出系统1。

如图2所示，控制器根据惯性测量单元反馈的膝关节角度信息，通过步态估算模型计算得到人体的行走姿态；膝关节力矩模型根据行走姿态以及气压传感器反馈的柔性膝关节执行器气压值，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；微型负压气泵和两位三通负压气阀按照控制器指令，执行相应动作，为柔性膝关节助力执行系统2提供定量的正压或者负压；柔性膝关节助力执行系统2在定量的正压或负压作用下，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的。

图4为图2柔性膝关节助力执行系统2的抽气转动型气动人工肌肉是横截面为扇形的柱体，扇面角度为230°，其内部结构是将扇形横截面10°均分进行分组，用半径为等差数列的同心圆进行周向分割，以分度线作为径向支柱，圆周线作为周向支柱,形成若干个扇环型结构腔体单元，并且具有气体连通的通路。周向支柱厚度为径向支柱厚度的3.5倍，由于存在较大厚度差，所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下既能使周向支柱保持原有的固定形状，径向支柱能够发生形变，周向支柱楔入到相邻的气室中，这样使得每个扇环型腔体单元产生一个旋转角度，最终整个抽气转动型气动人工肌肉产生最大80°转角的旋转运动，形成弯曲的转矩，从负压切换到正压输入时抽气转动型气动人工肌肉产生由弯曲变为伸展的作用力，提供伸展的转矩。

所述抽气转动型气动人工肌肉为硅胶材料或者橡胶材料。

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 (6)

1.一种可穿戴柔性膝关节外骨骼，包括：

控制与气压输出系统，包括气压输出模块和控制模块，用于所述可穿戴柔性膝关节外骨骼数据接收、处理、指令发送以及气压输出控制；

柔性膝关节助力执行系统，用于穿戴在用户下肢的双腿大小腿以及膝关节相应部位，将控制与气压输出系统提供的正压或者负压气动力传递给用户左右腿的大腿和小腿；所述柔性膝关节助力执行系统能够在输入负压时产生辅助弯曲的作用力，辅助膝关节弯曲，并且在从负压切换到正压输入时产生由弯曲变为伸展的作用力，辅助膝关节伸展；

传感系统，主要包括气压传感器和惯性测量单元，用于实时检测用户下肢的运动信息，以及采集所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息；所述传感系统还能够将下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息实时反馈给所述控制与气压输出系统；

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、控制箱本体、气管和数据线；所述气管用于在所述控制与气压输出系统和所述柔性膝关节助力执行系统之间的气流输送；

所述控制模块能够基于步态估算模型、膝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；

所述控制与气压输出系统对所述传感系统采集到的用户下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和膝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，为所述柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压，所述柔性膝关节助力执行系统在定量的正压或负压作用下，根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩；

所述控制模块能够根据所述惯性测量单元反馈的膝关节角度信息，基于所述步态估算模型计算得到人体的行走姿态；

所述膝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柔性膝关节执行器气压值，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，为所述柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压；

所述柔性膝关节助力执行系统在定量的正压或负压作用下，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩，实现助行的目的；

所述步态估算模型具有角度判断模式和角速度判断模式；

所述角速度判断模式是控制模块根据所述惯性测量单元实时检测的膝关节的角度变化信息，绘制得到角度曲线；所述角度曲线出现的波峰或者波谷，表示人体行走的步态发生切换，即膝关节由弯曲状态变为伸展状态或是由伸展状态变为弯曲状态；所述控制模块能够对所述角度曲线实时求导，得到角度的速度曲线，根据速度曲线，实时进行状态判断和切换，并且为了防止状态误判的发生，需要连续多次判定速度曲线的状态，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，对左右腿的关节角度进行实时求导，获得角度的斜率变化，根据斜率变化判断出左右腿膝关节角度的波谷位置，所述控制模块根据波谷位置，实时计算左腿关节角度曲线与右腿关节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所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼，其特征在于，所述膝关节力矩模型是根据步态估算模型得到的行走姿态，通过查表的方式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柔性膝关节助力执行系统实际气压值，选取合适的微型负压气泵转速指令，所述控制模块通过上述计算，得到所述可穿戴柔性膝关节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。

3.根据权利要求1所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼，其特征在于，所述柔性膝关节助力执行系统包括：抽气转动型气动人工肌肉、大腿固定支架、小腿固定支架、铰链和柔性固定带，所述抽气转动型气动人工肌肉产生的扭矩能够通过所述大腿固定支架、小腿固定支架以及所述柔性固定带传递到用户大腿和小腿，形成辅助伸展和弯曲的转矩。

4.根据权利要求3所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼，其特征在于，所述抽气转动型气动人工肌肉采用紧固件固定在所述大腿固定支架和小腿固定支架上；

所述大腿固定支架和小腿固定支架采用非金属材料或者金属材料。

5.根据权利要求3所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼，其特征在于，所述铰链安装在所述抽气转动型气动人工肌肉旋转轴心位置，起到旋转导向的作用；所述柔性固定带安装在所述大腿固定支架和小腿固定支架上，用于将所述柔性膝关节助力执行系统穿戴在用户的大腿和小腿上。

6.根据权利要求1所述的可穿戴柔性膝关节外骨骼的控制方法，包括以下步骤：

使用传感系统检测用户下肢的运动信息，以及采集所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息；

使用控制与气压输出系统对所述传感系统采集到的用户下肢运动信息和所述柔性膝关节助力执行系统的压力信息进行分析，采用步态估算模型和膝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，为柔性膝关节助力执行系统提供定量的正压或者负压，从而根据行走模式，按照用户的行走姿态实时为膝关节提供所需要的辅助力矩。