CN111658447B - 控制运动辅助设备的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种控制运动辅助设备的方法。所述运动辅助设备包括:驱动源；主固定构件，被配置为附着到不是用户的腿部的用户的第一部分；活动侧固定构件，被配置为附着到用户的一条腿或两条腿；动力传递构件，被配置为在驱动源和活动侧固定构件之间传递动力；以及控制器，被配置为控制驱动源，所述方法包括：由控制器基于活动侧固定构件的固定状态来执行对用户的运动辅助操作。

Description

控制运动辅助设备的方法
本申请是于2015年4月8日提交到国家知识产权局的申请号为201510163500.1、发明名称为“运动辅助设备及控制运动辅助设备的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
示例实施例涉及一种运动辅助设备及控制所述运动辅助设备的方法。
背景技术
随着社会迅速老龄化的来临，越来越多的人可能承受着关节问题带来的不便和/或痛苦，因此，对能够使有关节问题的老人或病人较不费力地行走的运动辅助设备的兴趣正在增长。此外，可能正在开发可增强人体肌肉力量的运动辅助设备以用于军事目的。
通常，用于辅助身体的下部运动的运动辅助设备可包括置于用户躯干上的身体框架、结合到身体框架下侧以覆盖用户骨盆的骨盆框架、置于用户大腿上的股骨框架、置于用户小腿上的小腿肚框架和/或置于用户脚上的足框架。骨盆框架和股骨框架可通过髋关节部可旋转地连接，股骨框架和小腿肚框架可通过膝关节部可旋转地连接，和/或小腿肚框架和足框架可通过踝关节部可旋转地连接。
运动辅助设备可包括活动关节结构，该活动关节结构包括液压系统和/或驱动电机，以驱动每个关节部来提高用户的腿的肌肉力量。例如，用于传递驱动动力的电机可设置在每个髋关节部处。
发明内容
一些示例实施例涉及一种运动辅助设备。
在一些示例实施例中，所述运动辅助设备可包括:第一固定构件，将被固定到用户的一部分；第二固定构件，将被固定到用户的另一部分；驱动源，设置在第一固定构件中；动力传递构件，连接在驱动源和第二固定构件之间；感测部，被配置为感测第一固定构件或第二固定构件的固定状态；控制器，被配置为基于从感测部接收到的信息控制驱动源。
第一固定构件和第二固定构件中的至少一个可包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部和第二固定部。
感测部可包括分别设置在第一固定部和第二固定部中的第一导体和第二导体，第一导体和第二导体根据第一固定部是否被紧固到第二固定部而连接或短路，控制器可基于关于在第一导体和第二导体之间流动的电流的信息来控制驱动源。
弹性构件可设置在第一导体和第二导体中的一个导体的一侧,以沿第一导体和第二导体中的另一个导体被设置的方向提供弹力。
第一固定部和第二固定部可具有彼此面对并可拆卸地设置的面，感测部可包括分别设置在第一固定部和第二固定部中的第一导体和第二导体，控制器可基于关于第一导体和第二导体之间的电容的信息来控制驱动源。
第一固定部和第二固定部可以以尼龙搭扣(Velcro)的形式可拆卸地设置。
感测部可包括设置在第一固定部和第二固定部之一中的开关，所述开关基于第一固定部是否被紧固到第二固定部而选择性地接通或断开。
感测部可测量第一固定构件和第二固定构件中的至少一个的紧固强度。
感测部可包括压力传感器，所述压力传感器被配置为测量施加在用户与第一固定构件和第二固定构件中的至少一个之间的压力。
感测部可包括拉力传感器，所述拉力传感器被配置为测量施加到第一固定构件和第二固定构件中的至少一个的拉力。
感测部可包括设置在动力传递构件上的拉力传感器。
感测部可包括设置在动力传递构件和第二固定构件之间的压力传感器。
其它示例实施例涉及一种控制运动辅助设备的方法。
在一些示例实施例中，所述运动辅助设备可包括:主固定构件，将被固定到用户的一部分；活动侧固定构件，将被固定到用户的另一部分；驱动源，设置在主固定构件上；动力传递构件，连接在驱动源和活动侧固定构件之间；控制器，被配置为控制驱动源。此外，所述方法可包括：由控制器基于主固定构件和活动侧固定构件中的至少一个的固定状态来执行对用户的运动辅助操作。
可在主固定构件和活动侧固定构件两者被固定时执行运动辅助操作。
执行运动辅助操作的步骤可包括：当主固定构件没有被固定时，减小将被传递到活动侧固定构件的动力。
可设置多个活动侧固定构件，执行运动辅助操作的步骤可包括：感测所述多个活动侧固定构件的各个固定状态；当所述多个活动侧固定构件中的一部分活动侧固定构件没有被固定时，减小将被传递到所述多个活动侧固定构件中的所述一部分活动侧固定构件的动力。
执行运动辅助操作的步骤可包括：基于施加到活动侧固定构件的负荷的方向，控制将被传递到活动侧固定构件的动力，所述控制将被传递到活动侧固定构件的动力的操作可包括：当负荷沿活动侧固定构件被推动的方向被施加时，持续执行对用户的运动辅助操作；当负荷沿活动侧固定构件被拉动的方向被施加时，减小将被传递到活动侧固定构件的动力。
所述减小操作可包括：停止驱动源，或将驱动源的输出减小到预定输出值。
其它示例实施例涉及一种控制运动辅助设备的方法。
在一些示例实施例中，所述运动辅助设备可包括:驱动源；主固定构件，将被固定到用户的一部分；活动侧固定构件，将被固定到用户的腿部；动力传递构件，被配置为在驱动源和活动侧固定构件之间传递动力；控制器，被配置为控制驱动源。此外，所述方法可包括：由控制器基于活动侧固定构件的固定状态来执行对用户的运动辅助操作。
执行运动辅助操作的步骤可包括：当活动侧固定构件没有被固定并且用户的双脚与地面接触时，减小将被传递到活动侧固定构件的动力。
执行运动辅助操作的步骤可包括：感测用户正在沿向上倾斜的方向行走还是沿向下倾斜的方向行走；当用户正在沿向下倾斜的方向行走并且活动侧固定构件没有被固定时，传递动力直到用户的双脚与地面接触为止。
执行运动辅助操作的步骤可包括：感测用户正在沿向上倾斜的方向行走还是沿向下倾斜的方向行走；当用户正在沿向上倾斜的方向行走并且活动侧固定构件没有被固定时，减小将被传递到活动侧固定构件的动力。
执行运动辅助操作的步骤可包括：当活动侧固定构件没有被固定时，感测活动侧固定构件的功能对应于运动功能还是支撑功能；当没有被固定的活动侧固定构件的功能对应于运动功能时，减小将被传递到没有被固定的活动侧固定构件的动力。
执行运动辅助操作的步骤还可包括：当没有被固定的活动侧固定构件的功能对应于支撑功能时，传递动力直到没有被固定的活动侧固定构件的功能被改变为运动功能为止。
一些示例实施例涉及一种运动辅助设备，所述运动辅助设备被配置为辅助用户行走。
在一些示例实施例中，所述运动辅助设备可包括：具有第一端和第二端的带，所述带被配置为通过将第一端和第二端连接而附着到用户的腰部；腿带，被配置为附着到用户的大腿；动力传递构件，被配置为将扭矩传递到所述腿带；以及包括处理器和存储器的控制器，所述存储器包含计算机可读代码，当所述计算机可读代码被处理器运行时，将控制器配置为：确定所述带和所述腿带中的一个或更多个是否分别被固定到用户的腰部和大腿，基于所述带和所述腿带中的一个或更多个是否被固定，指示驱动源执行运动辅助操作，所述运动辅助操作是由驱动源产生的力被传递到关节组件的操作。
在一些示例实施例中，所述运动辅助设备包括：一个或更多个传感器，被配置为感测所述带和所述腿带中的一个或更多个是否被固定，其中，控制器被配置为基于从所述一个或更多个传感器接收的信号，确定在运动辅助操作期间所述带和所述腿带中的一个或更多个是否变为未固定的。
在一些示例实施例中，控制器被配置为：如果控制器确定在运动辅助操作期间所述带和所述腿带中的一个或更多个已变为未固定的，则基于行走状态减小动力。
在一些示例实施例中，所述行走状态包括上倾行走状态和下倾行走状态，控制器被配置为：在行走状态是上倾行走状态的情况下，当在运动辅助操作期间所述带和所述腿带中的一个或更多个已变为未固定的时，减小动力而不管用户的脚是否与地面接触。
在一些示例实施例中，控制器被配置为：当在运动辅助操作期间所述带和所述腿带中的一个或更多个已变为未固定的并且控制器确定用户已休息时，停止传递动力。
在一些示例实施例中，控制器被配置为：在运动辅助装置正在对用户的腿施加正功的情况下，当所述带和所述腿带中的一个或更多个已变为未固定的时，继续执行对用户的腿的运动辅助操作。
示例实施例的其它方面将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分将是显然的，或者可通过本公开的实施而得知。
附图说明
从下面结合附图对示例实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚并且更易于理解，其中：
图1是示出根据一些示例实施例的被穿戴在用户上的运动辅助设备的主视图；
图2是示出根据一些示例实施例的被穿戴在用户上的运动辅助设备的侧视图；
图3是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图4是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图5是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图6是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图7是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图8是示出根据一些示例实施例的感测部的示图；
图9是示出根据一些示例实施例的运动辅助设备的框图；
图10是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图11是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图12是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图13是示出根据一些示例实施例的基于没有被固定的固定构件的类型执行的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图14是示出根据一些示例实施例的基于用户的行走情况执行的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图15是示出根据一些示例实施例的基于没有被固定的固定构件的功能执行的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图16是示出根据一些示例实施例的基于施加到没有被固定的固定构件的负荷的方向执行的控制运动辅助设备的方法的流程图；
图17是示出根据一些示例实施例的在控制运动辅助设备的方法中减小将被传递到活动侧固定构件的动力的操作的流程图；
图18示出根据一些示例实施例的控制器。
具体实施方式
现在将详细参照示例实施例，在附图中示出示例实施例的一些示例，其中，相似的标号始终表示相似的元件。以下参照附图描述示例实施例。
图1是示出根据一些示例实施例的被穿戴在用户1上的运动辅助设备10的主视图，图2是示出根据一些示例实施例的被穿戴在用户1上的运动辅助设备10的侧视图。
参照图1和图2，运动辅助设备10可被穿戴在用户1上，以辅助用户1的运动。用户1可对应于人、动物或机器人。然而，用户1不限于此。此外，虽然图1和图2示出运动辅助设备10辅助用户1的大腿的运动的情况，但是运动辅助设备10还可辅助用户上身部位(例如，用户1的手、上臂和下臂)的运动，或者辅助另一下身部位(例如，用户1的脚和小腿)的运动。运动辅助设备10可辅助用户1的部位的运动。例如，在其它示例实施例中，驱动源30可设置在用户1的膝关节，第二固定构件60可被配置为附着到用户1的胫部以将驱动力传递到用户1的胫部。在下文中，将描述运动辅助设备10辅助人的大腿的运动的情况，然而，示例实施例不限于此。
运动辅助设备10包括第一固定构件20、驱动源30、动力传递构件50、第二固定构件60、控制器70和感测部100。
第一固定构件20可被固定到用户1的一部分。第一固定构件20可与用户1的外表面的至少一部分接触。第一固定构件20可被配置为覆盖用户1的外表面的该部分。第一固定构件20可被设置为以与用户1的接触部分对应的形状弯曲。第一固定构件20可包括与用户1接触的弯曲表面。例如，第一固定构件20可被固定到用户1的腰部的一侧。第一固定构件20可被称为“腰部固定构件”。第一固定构件20还可被称为“主固定构件”。
驱动源30可被设置到第一固定构件20。驱动源30可提供将被传递到动力传递构件50的动力。例如，可设置多个驱动源。多个驱动源30可被分别设置在第一固定构件20的两侧。然而，驱动源30的数量或位置不限于此。
动力传递构件50可连接在驱动源30和第二固定构件60之间。动力传递构件50可将从驱动源30接收的动力传递到第二固定构件60。动力传递构件50可以是例如框架、线、缆、绳、橡皮筋、弹簧、带和链。然而，动力传递构件50不限于此。
第二固定构件60可被固定到用户1的另一部分。例如，第二固定构件60可被固定到用户1的腿部的一侧。第二固定构件60可被称为“腿部固定构件”。第二固定构件60可被设置为覆盖用户1的大腿的至少一部分的外周，以将从动力传递构件50接收的动力施加到用户1的大腿。
可设置多个第二固定构件60。多个第二固定构件60可被分别固定到用户1的两条腿。多个第二固定构件60可分别相对于第一固定构件20旋转。第一固定构件20可被称为“主固定构件”，第二固定构件60还可被称为“活动侧固定构件”。在活动侧固定构件中，将被固定到用户1的一条腿的固定构件可被称为“第一活动侧固定构件”，将被固定到用户1的另一条腿的固定构件可被称为“第二活动侧固定构件”。
控制器70可基于从感测部100接收的信息控制驱动源30。
感测部100可感测第一固定构件20或第二固定构件60的固定状态。例如，感测部100可连接到第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个。在下文中，将详细描述感测部100。
图3是示出根据一些示例实施例的感测部100的示图。
参照图3，感测部100可被设置在第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个中。在下文中，将描述感测部100被设置在第一固定构件20中的情况。然而，示例实施例不限于此。
第一固定构件20包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部110和第二固定部120。例如，第一固定部110和第二固定部120可以以搭扣的结构可拆卸地设置。第二固定部120可包括插入部，第一固定部110可包括固位部(hanging portion)，所述固位部通过从插入部的边缘向远处延伸的两个相对的弹性侧臂被可释放地插入插入部并被锁定在合适的位置。所述臂可在插入时压缩，从而为它们向外扩展提供弹性加载势能。所述臂可在完全插入插入部时移动到第一固定部110的主体上的锁定槽中并且弹出到槽内的锁定位置中。
感测部100可包括第一导体130和第二导体140。第一导体130和第二导体140可被分别设置在第一固定部110和第二固定部120中。第一导体130和第二导体140可基于第一固定部110是否被紧固到第二固定部120，而彼此连接或彼此短路。
第一导体130的一侧可利用第一线132连接到控制器70，第一导体130的另一侧可选择性地连接到第二导体140或者与第二导体140短路。第二导体140的一侧可利用第二线142连接到控制器70，第二导体140的另一侧可选择性地连接到第一导体130或者与第一导体130短路。第一线132和第二线142可嵌入在第一固定构件20的内部，因此，可防止外部碰撞对第一线132和第二线142的损害。
感测部100还可包括弹性构件150。弹性构件150可被设置在第一导体130和第二导体140中的一个上。弹性构件150可沿第一导体130和第二导体140中的一个相对于第一导体130和第二导体140中的另一个布置的方向提供弹力。
控制器70可基于关于在第一导体130和第二导体140之间流动的电流的信息来控制驱动源30。例如，当电流在第一导体130和第二导体140之间流动时，控制器70可确定第一固定构件20被固定。因此，控制器70可将驱动源30上电。相反地，当在第一导体130和第二导体140之间没有电流流动时，控制器70可确定第一固定构件20没有被固定。因此，控制器70可将驱动源30断电。
在下文中，可使用相同的名称来描述包括在上述示例实施例中的元件和具有共同功能的元件。除非另外提及，否则对示例实施例的描述可适用于下面的示例实施例，因此，为了简明起见，将省略重复描述。
图4是示出根据一些示例实施例的感测部200的示图。
参照图4，感测部200可被设置在第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个中。在下文中，将描述感测部200被设置在第一固定构件20中的情况。第一固定构件20包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部210和第二固定部220。第一固定部210和第二固定部220可具有彼此面对并可拆卸地设置的面(face)。例如，第一固定部210和第二固定部220可以以钩环紧固件的形式可拆卸地设置。
感测部200可包括第一导体230和第二导体240。第一导体230和第二导体240可被分别设置在第一固定部210和第二固定部220中。第一导体230和第二导体240可被分别设置在第一固定部210的内部和第二固定部220的内部，因此，可防止外部碰撞对第一导体230和第二导体240的损害。
第一导体230的一侧可利用第一线232连接到控制器70。第二导体240的一侧可利用第二线242连接到控制器70。第一线232和第二线242可嵌入在第一固定构件20的内部。
第一导体230和第二导体240之间的电容C可通过等式1表示。
Figure BDA0002538990450000091
在等式1中，ε表示第一导体230和第二导体240之间的物质的介电常数。A表示第一导体230和第二导体240在垂直方向上的重叠面积，d表示第一导体230和第二导体240之间的垂直距离。
距离d可基于第一固定部210和第二固定部220之间的垂直距离而改变。根据等式1，电容C可随着第一固定部210和第二固定部220之间的距离的减小而增大。例如，当第一固定部210和第二固定部220彼此附着时，距离d可被最小化。因此，当第一固定部210和第二固定部220彼此附着时，电容C可以最大。
面积A可基于第一固定部210的水平位置和第二固定部220的水平位置之间的差而改变。根据等式1，电容C可随着第一固定部210和第二固定部220的重叠面积的增加而增大。例如，当第一固定部210和第二固定部220在垂直方向上彼此完全重叠时，电容C可被最大化。
电容C可用作第一固定部210和第二固定部220的固定力的指示器。因此，控制器70可基于关于第一导体230和第二导体240之间的电容C的信息来控制驱动源30。当测量的电容C大于期望的(或者可选择地，预定的)参考电容C0时，控制器70可确定第一固定构件20被固定。因此，控制器70可将驱动源30上电。相反地，当测量的电容C小于参考电容C0时，控制器70可确定第一固定构件20没有被固定。因此，控制器70可将驱动源30断电。
图5是示出根据一些示例实施例的感测部300的示图。
参照图5，感测部300可被设置在第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个中。在下文中，将描述感测部300被设置在第一固定构件20中的情况。第一固定构件20包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部310和第二固定部320。例如，第一固定部310和第二固定部320可以以搭扣的结构可拆卸地设置。第二固定部320可包括插入部，第一固定部310可包括将被插入插入部中的固位部。
感测部300还可包括开关330，其中，开关330基于第一固定部310是否被紧固到第二固定部320而被选择性地接通或断开。开关330可被设置在第一固定部310和第二固定部320中的一个中。例如，开关330可被设置在第二固定部320中，并被第一固定部310加压。开关330可包括按钮部332、第一导体334、第二导体336、第三导体338和弹性构件339。
按钮部332可被设置为相对于第二固定部320可滑动地移动。第一导体334可被设置在按钮部332的一侧。第一导体334可基于第一固定部310是否被紧固到第二固定部320，选择性地将第二导体336连接到第三导体338或者使第二导体336与第三导体338短路。
第二导体336和第三导体338可分别利用第一线341和第二线342连接到控制器70。第一线341和第二线342可被设置在第一固定构件20的内部。
弹性构件339可沿第一导体334被设置为远离第二导体336和第三导体338的方向提供弹力。
控制器70可基于关于在第二导体336和第三导体338之间流动的电流的信息来控制驱动源30。例如，当电流在第二导体336和第三导体338之间流动时，控制器70可确定第一固定构件20被固定。因此，控制器70可将驱动源30上电。相反地，当在第二导体336和第三导体338之间没有电流流动时，控制器70可确定第一固定构件20没有被固定。因此，控制器70可将驱动源30断电。
图6是示出根据一些示例实施例的感测部400的示图。
参照图6，感测部400可被设置在第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个中。在下文中，将描述感测部400被设置在第一固定构件20中的情况。第一固定构件20可包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部410和第二固定部420。
感测部400可测量第一固定构件20的紧固强度。感测部400可包括压力传感器430以测量施加在第一固定构件20和用户1之间的压力。压力传感器430可被设置在第一固定构件20的内侧表面上。
控制器70可基于关于由压力传感器430测量的压力的信息来控制驱动源30。例如，当测量的压力大于或等于期望的(或者可选择地，预定的)参考压力时，控制器70可确定第一固定构件20被固定。因此，控制器70可将驱动源30上电。相反地，当测量的压力小于参考压力时，控制器70可确定第一固定构件20没有被固定。因此，控制器70可将驱动源30断电。
图7是示出根据一些示例实施例的感测部500的示图。
参照图7，感测部500可被设置在第一固定构件20和第二固定构件60中的至少一个中。在下文中，将描述感测部500被设置在第一固定构件20中的情况。第一固定构件20可包括彼此紧固或彼此分开的第一固定部510和第二固定部520。
感测部500可测量第一固定构件20的紧固强度。感测部500可包括拉力传感器530以测量施加到第一固定构件20的拉力。拉力传感器530可被设置在第一固定构件20的内部。例如，拉力传感器530可包括应变仪。在其它示例实施例中，第一固定构件20可包括气囊，所述气囊被配置为将一定量的气体保存在气囊中以向用户1提供均衡的压力，拉力传感器530可被配置为通过感测第一固定构件20的变形率来感测第一固定构件20的固定状态。
控制器70可基于关于由拉力传感器530测量的拉力的信息来控制驱动源30。例如，当测量的拉力大于或等于期望的(或者可选择地，预定的)参考拉力时，控制器70可确定第一固定构件20被固定。因此，控制器70可将驱动源30上电。相反地，当测量的拉力小于参考拉力时，控制器70可确定第一固定构件20没有被固定。因此，控制器70可将驱动源30断电。
图8是示出根据一些示例实施例的感测部80的示图。
参照图8，感测部80可被设置在动力传递构件50中。感测部80可包括拉力传感器82和/或压力传感器84。
拉力传感器82可测量施加到动力传递构件50的拉力。控制器70可基于关于由拉力传感器82测量的拉力的信息来控制驱动源30。拉力传感器82可以以与拉力传感器530相似的方式操作，因此，为了简明起见，将省略对其的详细描述。
压力传感器84可被设置在动力传递构件50和第二固定构件60之间。压力传感器84可测量施加在动力传递构件50和第二固定构件60之间的压力。控制器70可基于关于由压力传感器84测量的压力的信息来控制驱动源30。压力传感器84可以以与压力传感器430相似的方式操作，因此，为了简明起见，将省略对其的详细描述。
图9是示出根据一些示例实施例的运动辅助设备10的框图。
参照图9，运动辅助设备10可包括主固定构件20、驱动源30、动力传递构件50、活动侧固定构件60、控制器70和感测部100。
活动侧固定构件60可包括支撑用户1的不同部分的第一活动侧固定构件和第二活动侧固定构件。
感测部100包括主感测部、第一活动侧感测部和第二活动侧感测部，其中，主感测部感测主固定构件20的固定状态，第一活动侧感测部感测第一活动侧固定构件的固定状态，第二活动侧感测部感测第二活动侧固定构件的固定状态。在一些示例实施例中，第一活动侧感测部和第二活动侧感测部可分别连接到第一活动侧固定构件和第二活动侧固定构件。
动力传递构件50可包括第一动力传递构件和第二动力传递构件，其中，第一动力传递构件将动力传递到第一活动侧固定构件，第二动力传递构件将动力传递到第二活动侧固定构件。
驱动源30可包括第一驱动源和第二驱动源，其中，第一驱动源驱动第一动力传递构件，第二驱动源驱动第二动力传递构件。第一动力传递构件和第二动力传递构件还可由单个驱动源驱动。
控制器70可基于从主感测部、第一活动侧感测部和第二活动侧感测部接收的信息来控制驱动源30。将参照图18更详细地描述控制器70。
图10是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备10的方法的流程图。
参照图10，在操作600中，控制器70可将运动辅助设备10上电。在操作610中，感测部100可感测主固定构件20或活动侧固定构件60的固定状态。在操作620中，控制器70可通过控制驱动源30来执行运动辅助操作。
详细地，在操作600中，控制器70可响应于用户的请求将运动辅助设备10上电。
当运动辅助设备10被上电时，在操作610中，感测部100可感测主固定构件20和/或活动侧固定构件60的固定状态。当感测部100包括压力传感器时，感测部100可测量施加在用户与主固定构件20和/或活动侧固定构件60之间的压力，并基于测量的压力感测主固定构件20和/或活动侧固定构件60的固定状态。例如，感测部100可包括如上所述的感测部100至500中的一个或更多个。
当在操作610中感测部100感测到主固定构件20和/或活动侧固定构件60没有被固定时，控制器70可指示感测部100反复执行操作610以确定主固定构件20和/或活动侧固定构件60何时被固定。当在操作610中主固定构件20或活动侧固定构件60被固定时，在操作620中，控制器70可控制驱动源30执行运动辅助操作。运动辅助操作可辅助用户1平稳地行走。例如，随着用户1移动通过行走周期的各个阶段，运动辅助操作可改变提供给用户1的辅助量。例如，如果主固定构件20或活动侧固定构件60正在对用户1的腿部施加正功，例如，当用户1增大在平坦表面、倾斜表面或阶梯式表面上行走的步速时，控制器70可指示行走辅助机器人增大扭矩。同样地，如果主固定构件20或活动侧固定构件60正在对用户1的腿部施加负功，例如，当用户1减小在平坦表面、倾斜表面或阶梯式表面上行走的步速时，控制器70可指示行走辅助机器人增大施加到用户1的腿部的阻尼扭矩。
在前述控制方法中，运动辅助设备10可在主固定构件20或活动侧固定构件60被固定时操作，因此，可提高用户安全。此外，在没有接收到单独的运动辅助指令的情况下，当在运动辅助设备10被上电时主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为固定时，控制器可立即执行运动辅助操作，因此，可提高可用性。
图11是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备10的方法的流程图。为了简明起见，将省略与参照图10提供的描述相似的重复描述。
参照图11，与图10的方法相比，图11中示出的控制运动辅助设备10的方法还包括接收运动辅助指令的操作605。
详细地，在操作600中，控制器70可响应于来自用户的指令，将运动辅助设备10上电。
当运动辅助设备10被上电时，在操作605中，控制器70可接收运动辅助指令。
控制器70可反复执行操作605，直到运动辅助指令被输入到控制器70为止。当在操作605中运动辅助指令被输入时，在操作610中，感测部100可感测主固定构件20和/或活动侧固定构件60的固定状态。
当在操作610中主固定构件20和/或活动侧固定构件60没有被固定时，控制器70可指示感测部100反复执行操作610以确定主固定构件20和/或活动侧固定构件60何时被固定。当在操作610中主固定构件20或活动侧固定构件60被固定时，在操作620中，控制器70可控制驱动源30执行运动辅助操作。
在前述控制方法中，可在执行两次验证之后执行操作620。运动辅助设备10可响应于运动辅助指令的输入来操作，因此，可提高用户可操纵性。此外，当在操作610之前执行操作605时，可在运动辅助指令被输入之前防止感测部100的不必要的感测操作。
虽然图11示出控制器70在操作610之前执行操作605，但是控制器70可在执行操作610之后执行操作605。
图12是示出根据一些示例实施例的控制运动辅助设备10的方法的流程图。为了简明起见，将省略与参照图10和图11提供的描述相似的重复描述。
参照图12，控制运动辅助设备10的方法还包括：首次感测主固定构件20或活动侧固定构件60的固定状态的操作610、再次感测主固定构件20或活动侧固定构件60的固定状态的操作612以及在执行操作612之后将被执行的接收运动辅助指令的操作614。
详细地，在操作610中，感测部100可首次感测主固定构件20和/或活动侧固定构件60的固定状态。
当在操作610中主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为固定时，控制器70可在操作620中执行运动辅助操作。相反，当在操作610中感测部100感测到主固定构件20或活动侧固定构件60没有被固定时，控制器70可执行操作612。
当在操作612中主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为仍然没有被固定时，可反复执行操作612。当在操作612中主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为固定时，控制器70可执行操作614。
当在操作614中运动辅助指令没有被输入时，控制器70可反复执行操作614。当在操作614中运动辅助指令被输入时，控制器70可在操作620中执行运动辅助操作。
可在操作610之前执行接收运动辅助指令的操作605。在一些示例实施例中，操作605可以是首次接收运动辅助指令的操作，操作614可以是再次接收运动辅助指令的操作。
在前述控制方法中，当在操作610中主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为固定时，控制器70可立即执行运动辅助操作，因此，可提高可用性。此外，如果在操作610中控制器70感测到主固定构件20和/或活动侧固定构件60没有被固定，则通过在运动辅助指令被输入之前防止运动辅助设备10的自动操作，控制器70可确保足够的时间来固定主固定构件20或活动侧固定构件60，因此，可提高用户安全。
图13是示出根据一些示例实施例的基于没有被固定的固定构件的类型执行的控制运动辅助设备10的方法的流程图。
参照图13，图13示出根据一些示例实施例的如图10至图12的操作620中示出的执行运动辅助的操作，其中，运动辅助基于没有被固定的固定构件的类型。
操作620的运动辅助可包括：感测主固定构件20是否被固定的操作630、感测活动侧固定构件60是否被固定的操作632、减小将被传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力的操作633以及减小将被传递到所有活动侧固定构件60的动力的操作631。
详细地，在操作630中，感测部100的主感测部可感测主固定构件20是否被固定。
当在操作630中主固定构件20被感测为没有固定时，在操作631中，控制器70可控制驱动源30减小将被传递到所有活动侧固定构件60的动力。当在操作630中主固定构件20被感测为固定时，在操作632中，感测部100的活动侧感测部可感测活动侧固定构件60是否被固定。
当在操作632中所有活动侧固定构件60被感测为固定时，控制器70可反复指示感测部100的主感测部反复执行操作630并监视主固定构件20是否保持固定。
当在操作632中活动侧固定构件60的一部分被感测为没有固定时，在操作633中，控制器70可控制驱动源30减小将被传递到没有固定的活动侧固定构件60的动力。当在操作632中所有活动侧固定构件60被感测为没有固定时，在操作631中，控制器70可控制驱动源30减小将被传递到所有活动侧固定构件60的动力。
在前述控制方法中，当主固定构件20没有被固定时，控制器70可暂停运动辅助操作，因此，可提高用户安全。此外，当在主固定构件20被固定时活动侧固定构件60的一部分没有被固定时，通过仅减小将被传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力，剩余的被固定的活动侧固定构件60可继续执行运动辅助操作。因此，即使运动辅助设备10的一部分发生故障，运动辅助设备10也可在确保安全的范围内继续操作。因此，可提高运动辅助设备10的使用效率。
图14是示出根据一些示例实施例的基于用户的行走情况执行的控制运动辅助设备10的方法的流程图。
参照图14，图14示出根据一些示例实施例的如在图10至图12的操作620中示出的执行运动辅助的操作，其中，运动辅助基于用户的行走情况。
操作620的运动辅助可包括：感测主固定构件20或活动侧固定构件60的固定状态的操作640、感测用户的行走情况的操作641、感测用户的双脚是否与地面接触的操作642、减小将被传递到活动侧固定构件60的动力的操作643。例如，在一些示例实施例中，为了避免给用户1带来伤害，即使固定构件60没有被紧固，当用户1正在走下坡路并且没有停止且双脚置于地面上时，运动辅助设备10也可继续执行上述运动辅助操作。因此，虽然当用户在走下坡路时固定构件60没有被紧固，但是动力传递构件50可防止用户1的腿部突然向前加速。
详细地，在操作640中，感测部100可感测主固定构件20和/或活动侧固定构件是否被固定。
当在操作640中主固定构件20或活动侧固定构件被感测为没有固定时，在操作641中，控制器70可感测用户的行走情况。
用户的行走情况可包括：用户正沿向上倾斜的方向行走在斜坡或楼梯上的情况(在下文中被称为“向上行走”)以及用户正沿向下倾斜的方向行走在斜坡或楼梯上的情况(在下文中被称为“向下行走”)。可使用高度计、加速度计或基于例如动力传递构件50的旋转角度获得的运动模式来感测行走情况。
当在操作641中控制器70感测到用户正在向上行走时，在操作643中，控制器70可减小传递到活动侧固定构件60的动力。
当在操作641中控制器70感测到用户正在向下行走时，在操作642中，控制器70可确定用户的双脚是否与地面接触。可使用置于用户脚上的压力传感器、惯性测量单元或加速度传感器来感测用户的脚是否与地面接触。当由压力传感器测量的压力增大超过阈值时，控制器70可感测出用户的脚与地面接触。此外，可使用惯性测量单元或加速度传感器来感测在脚接触地面时发生的振荡。
当在操作642中用户的双脚被感测为没有与地面接触时，控制器70可反复执行操作642，直到用户的双脚与地面接触为止。当在操作642中用户的双脚被感测为与地面接触时，在操作643中，控制器70可减小传递到活动侧固定构件60的动力。
虽然图14示出在操作641之后执行操作642，但是在一些示例实施例中，还可在操作641之前执行操作642，从而当用户的双脚与地面接触时，控制器70可在不首先感测用户的行走情况的情况下，立即在操作643中减小传递的动力。
在前述控制方法中，在向下行走的情况下(这种情况比向上行走更加危险)，当双脚与地面接触时，控制器70可减小辅助动力。因此，可防止用户因动力的突然改变而发生的意外。
图15是示出根据一些示例实施例的基于没有被固定的固定构件的功能执行的控制运动辅助设备10的方法的流程图。
参照图15，图15示出根据一些示例实施例的如在图10至图12的操作620中示出的执行运动辅助的操作，其中，运动辅助基于没有被固定的固定构件的功能。
在一些示例实施例中，操作620的运动辅助可包括:感测主固定构件20或活动侧固定构件60的固定状态的操作650、感测没有被固定的活动侧固定构件60的功能的操作651、感测没有被固定的活动侧固定构件60的功能是否被改变为运动功能的操作652、感测用户的双脚是否与地面接触的操作654以及减小将被传递到活动侧固定构件60的动力的操作653。
详细地，在操作650中，感测部100可感测主固定构件20和/或活动侧固定构件60的固定状态。
控制器70可指示感测部100反复执行操作650，直到主固定构件20和活动侧固定构件60中的一个或更多个被感测为没有固定为止。
当在操作650中主固定构件20或活动侧固定构件60被感测为没有固定时，在操作651中，控制器70可感测没有被固定的活动侧固定构件60的功能。
活动侧固定构件60的功能可包括运动功能和支撑功能。运动功能可表示与腿部和地面间隔开对应的活动侧固定构件60的功能。支撑功能可表示与腿部和地面接触对应的活动侧固定构件60的功能。可使用置于用户脚上的压力传感器、惯性测量单元或加速度传感器来感测活动侧固定构件60的功能。
当在操作651中没有被固定的活动侧固定构件60的功能对应于运动功能时，在操作653中，控制器70可减小传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力。当在操作651中没有被固定的活动侧固定构件60的功能对应于支撑功能时，在操作652中，控制器70可感测没有被固定的活动侧固定构件60的功能是否被改变为运动功能。当在操作652中没有被固定的活动侧固定构件60的功能被改变为运动功能时，在操作653中，控制器70可减小传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力。
当在操作652中没有被固定的活动侧固定构件60的功能没有被改变为运动功能时，在操作654中，控制器70可确定用户的双脚是否与地面接触。当在操作654中用户的双脚与地面接触时，在操作653中，控制器70可减小传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力。当在操作654中用户的双脚被感测为没有与地面接触时，可执行操作652。
虽然图15示出在操作651之后执行操作654，但是在一些示例实施例中，还可在操作651之前执行操作654，从而当用户的双脚与地面接触时，控制器70可在不感测没有被固定的活动侧固定构件60的功能的情况下立即在操作653中减小动力。
图16是示出根据一些示例实施例的基于施加到没有被固定的固定构件的负荷的方向执行的控制运动辅助设备10的方法的流程图。
参照图16，图16示出根据一些示例实施例的如在图10至图12的操作620中示出的执行运动辅助的操作，其中，运动辅助基于施加到没有被固定的固定构件的负荷的方向。
在一些示例实施例中，操作620的运动辅助可包括：感测活动侧固定构件60的固定状态的操作660、感测施加到没有被固定的活动侧固定构件60的负荷的方向的操作661以及减小将被传递到活动侧固定构件60的动力的操作662。
详细地，在操作660中，感测部100可感测活动侧固定构件60的固定状态。
当在操作660中活动侧固定构件60被感测为没有固定时，在操作661中，控制器70可检测施加到没有被固定的活动侧固定构件60的负荷的方向。在一些示例实施例中，如果固定构件60正在向后推用户的大腿，则控制器70可检测到由运动辅助设备10施加的负荷的方向是推动方向。同样地，在一些示例实施例中，如果固定构件60正在向前拉用户的大腿，则控制器70可检测到由运动辅助设备10施加的负荷的方向是拉动方向。如以下更详细地论述的，控制器70可通过检测用户的大腿是否正在对传感器施加压力和/或力来检测负荷的方向。
可使用设置在动力传递构件50和活动侧固定构件60之间的压力传感器或设置在动力传递构件50上的拉力传感器，来感测施加到没有被固定的活动侧固定构件60的负荷的方向。
当压力传感器或拉力传感器感测到值时，控制器70可验证负荷沿推动方向被施加到没有被固定的活动侧固定构件60。相反地，当压力传感器或拉力传感器没有感测到值时，控制器70可验证负荷沿拉动方向被施加到没有被固定的活动侧固定构件60。
当在操作661中施加到没有被固定的活动侧固定构件60的负荷的方向对应于推动方向时，控制器70可反复执行操作661，直到负荷沿拉动方向被施加为止。
当在操作661中施加到没有被固定的活动侧固定构件60的负荷的方向对应于拉动方向时，在操作662中，控制器70可减小传递到没有被固定的活动侧固定构件60的动力。
在前述控制方法中，通过减小传递到活动侧固定构件60的动力基本上不能够提供运动辅助力，控制器70可减小动力消耗并提高用户安全。此外，通过即使在没有固定的状态下将能够提供运动辅助力的动力持续传递到活动侧固定构件60，可提高运动辅助设备10的使用效率。
图17是示出根据一些示例实施例的在控制运动辅助设备10的方法中减小将被传递到活动侧固定构件60的动力的操作的流程图。参照图17，图17示出根据一些示例实施例的如在图13至图16的操作631、633、643、653或662中示出的减小传递到活动侧固定构件60的动力。在下文中，将描述如在操作631中示出的减小动力的操作。然而，以下描述也可适用于操作633、643、653或662。
在一些示例实施例中，操作631的动力减小可包括：减小驱动源30的输出的操作700和将驱动源30的输出与预定输出进行比较的操作710。
详细地，在操作700中，控制器70可减小驱动源30的输出。在操作710中，控制器70可确定驱动源30的减小的输出是否小于或等于期望的(或者可选择地，预定的)输出。
当在操作710中驱动源30的输出超过期望的(或者可选择地，预定的)输出时，控制器70可反复执行操作700，直到驱动源30的输出小于或等于期望的输出为止。当在操作710中驱动源30的输出小于或等于期望的(或者可选择地，预定的)输出时，控制器70可指示驱动源30以相应输出持续传递动力。
在前述控制方法中，虽然主固定构件20或活动侧固定构件60没有被固定，但是可在安全范围内持续传递动力。因此，可提高运动辅助设备10的使用效率。
操作700和710仅作为操作631、633、643、653或662的示例被提供。示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，可通过将运动辅助设备10断电、通过阻止提供给驱动源30的动力、或通过保持用于维持驱动源30的期望的(或者可选择地，预定的)状态的操作，来减小将被传递到活动侧固定构件60的动力。
图18示出根据一些示例实施例的控制器。
参照图18，控制器70可包括可使用数据总线1830相互发送数据和/或接收数据的存储器1810和处理器1820。
存储器1810可以是能够存储数据的任何装置。例如，存储器可以是非易失性存储器、易失性存储器、硬盘、光盘和以上提及的装置中的两个或更多个的组合。存储器可以是非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质还可以是分布式网络，从而可以以分布方式存储和执行程序指令。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
处理器1820可以是能够处理数据的任何装置(包括例如被配置为通过基于输入数据执行算术、逻辑以及输入/输出操作来执行特定操作的微处理器)，或者能够执行包括在计算机可读代码中的指令的任何装置。处理器1820可以是这样的逻辑芯片(例如，中央处理器(CPU)、控制器或专用集成电路(ASIC))：当执行存储在存储器1810中的指令时，该逻辑芯片将处理器1820配置为专用机器，从而处理器1820被配置为使用从传感器部80以及100至500接收的信息来确定腰部固定构件20和腿部固定构件60中的一个或更多个是否被固定到用户1的身体。当固定构件20和60被固定到用户1的身体时，处理器1820可执行运动控制620，之后，如果固定构件20和60中的一个或更多个没有被固定，则控制器70可基于各种因素减小传递到没有被固定的固定构件20和60的动力。
例如，当用户1正行走在斜坡上并且双脚着地时，当用户1处于利用没有被固定的固定构件20和60移动和双脚着地站立不动之一时，或者当拉力被施加到固定构件60时，处理器1820可减小传递到没有被固定的固定构件20和60的动力。因此，在一些示例实施例中，运动辅助设备10可通过在用户正行走在下坡路上并且固定构件60没有被固定时继续向用户提供运动辅助来防止用户1的腿部突然向前弹跳。此外，在其它示例实施例中，当固定构件60没有被固定时，运动辅助设备10可通过减小施加到用户1的力来减小不必要的动力使用。此外，在其它示例实施例中，如果辅助的方向是推动方向以延长向用户提供运动辅助的时间量，则运动辅助设备10可在固定构件60没有被固定时继续向用户1提供运动辅助。
以上已描述了多个示例实施例。然而，应理解，可做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同方式组合和/或被其它组件或它们的等同物代替或补充，则可实现合适结果。因此，其它实施方式在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种控制运动辅助设备的方法，所述运动辅助设备包括：驱动源；主固定构件，被配置为附着到不是用户的腿部的用户的第一部分；活动侧固定构件，被配置为附着到用户的一条腿或两条腿；动力传递构件，被配置为在驱动源和活动侧固定构件之间传递动力；以及控制器，被配置为控制驱动源，所述方法包括：
由控制器基于活动侧固定构件的固定状态来执行对用户的运动辅助操作，
其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
当主固定构件没有被固定时，减小传递到活动侧固定构件的动力，以减小动力消耗、提高用户安全，并提高所述运动辅助设备的使用率，
当活动侧固定构件是没有被固定的活动侧固定构件时，感测没有被固定的活动侧固定构件的功能，所述功能包括运动功能或支撑功能；
基于没有被固定的活动侧固定构件的功能，控制驱动源。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述减小传递到活动侧固定构件的动力的步骤包括：
停止驱动源，或者将驱动源的输出减小到期望输出值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，
所述运动辅助设备包括多个活动侧固定构件，
所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
感测所述多个活动侧固定构件的固定状态；
当所述多个活动侧固定构件中的相应的活动侧固定构件没有被固定时，减小传递到所述多个活动侧固定构件中的相应的活动侧固定构件的动力。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
基于行走状态来控制驱动源，行走状态包括向上行走状态和向下行走状态。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
感测用户正在沿向上倾斜的方向行走还是正在沿向下倾斜的方向行走；
当活动侧固定构件没有被固定并且感测到用户正在沿向上倾斜的方向行走时，减小传递到活动侧固定构件的动力。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤还包括：
当活动侧固定构件没有被固定并且感测到用户正在沿向下倾斜的方向行走时，传递动力直到用户的双脚与地面接触为止。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
当活动侧固定构件是没有被固定的活动侧固定构件时，感测没有被固定的活动侧固定构件正在执行运动功能还是支撑功能；
当感测到没有被固定的活动侧固定构件正在执行运动功能时，减小传递到没有被固定的活动侧固定构件的动力。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤还包括：
当感测到没有被固定的活动侧固定构件正在执行支撑功能时，传递动力直到没有被固定的活动侧固定构件切换为执行运动功能为止。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行对用户的运动辅助操作的步骤包括：
当活动侧固定构件没有被固定并且用户的双脚与地面接触时，减小传递到活动侧固定构件的动力。
10.如权利要求1所述的方法，其中，主固定构件是具有第一端和第二端的带，所述带被配置为通过将第一端和第二端连接而附着到用户的腰部，
其中，活动侧固定构件是被配置为附着到用户的大腿的腿带。
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