CN113814958A - 一种无动力液压外骨骼及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无动力液压外骨骼及其控制方法，该无动力液压外骨骼使用一个三位四通换向阀对高压油路进行换向，使之始终对支撑腿侧的外骨骼提供助力，而摇摆腿侧的外骨骼不提供助力。行走产生的内部泄漏和容积损失由补油缸进行补充，配合蓄能器保持高压，同时减小载荷的震动，减小人体与背包间的接触力，提升舒适度。该外骨骼对人体行走过程中背负的重物提供支撑，减少负重行走的能量消耗。其非拟人化自由度布局可以防止外骨骼干扰人体自然步态。由于没有液压泵提供动力，外骨骼本身能耗大大降低，提升了外骨骼的续航能力，同时更加轻便。

Description

一种无动力液压外骨骼及其控制方法

技术领域

本发明属于步行助力外骨骼领域，具体涉及一种无动力液压外骨骼及其控制方法。

背景技术

步行助力外骨骼是近年来不断发展并得到应用的一种助行设备，主要应用在重物搬运和野外步行的情景中。最早国外出现了用于搬运重物的液压外骨骼，可以提升穿戴者的负重能力，减少人体能量消耗，但是这类基于传统液压系统的动力外骨骼重量较大，穿戴灵活性较差，外骨骼的续航受限于动力单元的电池容量，不适合野外复杂环境。有动力的拟人化布局外骨骼均需要结合特定的传感器和步态识别算法人体的当前状态和运动意图，用于和人体的同步，系统过于复杂，且状态的预测和执行器的跟踪精度有限，难以达到预期效果。

另外，现有的无动力支撑式外骨骼只能在支撑腿伸直的情况下为人体提供支撑助力，在弯腿情况下无法提供助力。基于离合器、棘轮和柔性材料的可穿戴无动力外骨骼本身能量守恒，只能帮助人体进行单个关节或局部肌群的能量调制，缓解特定肌群的疲劳，助力效果有限。

为了克服这些外骨骼的设计缺陷，需要设计一种续航长，助力效果好，同时不影响人体自身步态的轻量化外骨骼系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种利用流体为人体提供步态支撑相静力支持的无动力液压外骨骼及其控制方法。本发明可以有效减小外骨骼本身的耗能，提升续航能力；采用非拟人化布局的同时，优化了助力效果，简化了传感方式和控制策略。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种无动力液压外骨骼，包括左单腿组件、右单腿组件、背架和集成油路块，左单腿组件和右单腿组件结构相同且关于背架的轴线呈中心对称；

所述左单腿组件包括脚套、下腿杆、上腿杆、助力油缸和补油缸；所述脚套用于固定在穿戴者的脚尖，底部设有用于探测触地信号的接触传感器，顶部通过具有三个自由度的脚套万向节与下腿杆底部连接；所述下腿杆的头部与上腿杆的底部铰接；所述助力油缸包括通过动密封连接的助力活塞杆和助力缸体，助力缸体的有杆腔连通大气；所述助力活塞杆的限位端与下腿杆的中上部铰接，助力缸体的限位端与上腿杆的中下部铰接；所述上腿杆为能绕过人体躯干一侧的弧形结构，头部通过具有两个自由度的上腿杆万向节与所述背架相连；所述补油缸包括通过动密封连接的补油缸活塞杆和补油缸体，补油缸体的无杆侧连通大气；所述补油缸体的限位端通过具有两个自由度的上腿杆球头扣与上腿杆上部连接，补油缸活塞杆的限位端通过具有两个自由度的补油缸万向节与背架下部连接；所述背架上设有用于固定在穿戴者背部的背带；

所述集成油路块固定于背架上，包括控制板、电池、三位四通换向阀、蓄能器、增压油箱、可调溢流阀和两组单向阀组；所述三位四通换向阀包括A、B、P和T四个油口，A油口和B油口分别与左单腿组件和右单腿组件的助力油缸无杆腔连通，P油口连接蓄能器，T油口连接增压油箱；所述可调溢流阀的高压端连接蓄能器，低压端连接增压油箱；每个所述单向阀组均包括首尾串联的两个单向阀，单向流通的上游连接增压油箱，下游连接蓄能器；两个单向阀组的中间抽头分别连接左单腿组件和右单腿组件的补油缸有杆腔；所述控制板通过导线分别与接触传感器和三位四通换向阀两侧的电磁铁连接，控制板通过连接的电池供电。

作为优选，所述三位四通换向阀为P型三位四通电磁换向阀。

作为优选，所述背架的左右两侧分别设有用于背负在穿戴者肩上的背带；背带为柔性材质，两端分别固定于所在侧背架的上下沿。

作为优选，所述背架还设有向外延伸的载物台，用于承载货物。

作为优选，所述助力油缸与下腿杆和上腿杆的安装位置满足如下条件：

其中，l₁为下腿杆和上腿杆连接点与助力缸体和上腿杆连接点之间的距离，l₂为上腿杆轴线方向的总长度，l₃为下腿杆和上腿杆连接点与助力活塞杆和下腿杆连接点之间的距离，l₄为下腿杆轴线方向的总长度。

作为优选，所述增压油箱的内部压力始终高于外部大气压，最小压强P_min满足如下条件：

P_min≥ΔP_沿程损失+ΔP_局部损失 (2)

其中，ΔP_局部损失是增压油箱内的油液以最大流量通过三位四通换向阀和各单向阀时的局部压力损失，ΔP_沿程损失是增压油箱内的油液以最大流量通过集成油路块内部通路和外部管路时的沿程压力损失。

作为优选，所述助力活塞杆与下腿杆的铰接点、上腿杆与下腿杆的铰接点、上腿杆与助力缸体的铰接点、上腿杆万向节受力中心，四点共面。

作为优选，所述上腿杆为C形结构；下腿杆为L形结构，底部横杆向内延伸使竖杆与人体膝盖形成偏移，横杆向内延伸的端部通过脚套万向节与脚套连接。

作为优选，所述可调溢流阀的最高压力与无动力液压外骨骼及其上负载重物的重力相同。

第二方面，本发明提供了一种对第一方面任一所述无动力液压外骨骼的控制方法，具体如下：

S1：当控制板通过接触传感器监测到穿戴者的步态处于左脚支撑期时，控制三位四通换向阀的电磁铁动作至右位；随着穿戴者左腿向后运动，左单腿组件的补油缸有杆腔的油液经由单向阀组进入蓄能器，实现补油；左单腿组件的助力油缸无杆腔连通蓄能器，提供对穿戴者左腿的助力；

S2：当控制板通过接触传感器监测到穿戴者的步态进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀不动作，阀芯回归中位；左单腿组件和右单腿组件的助力油缸无杆腔均连通蓄能器，提供对穿戴者双腿的助力；

S3：当控制板通过接触传感器监测到穿戴者的步态处于右脚支撑期时，控制三位四通换向阀的电磁铁动作至左位；随着穿戴者右腿向后运动，右单腿组件的补油缸有杆腔的油液经由单向阀组进入蓄能器，实现补油；右单腿组件的助力油缸无杆腔连通蓄能器，提供对穿戴者右腿的助力；

S4：当控制板通过接触传感器监测到穿戴者的步态再次进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀不动作，阀芯回归中位；左单腿组件和右单腿组件的助力油缸无杆腔均连通蓄能器，提供对穿戴者双腿的助力；

S5：循环由步骤S1～S4组成的单个步态周期，以实现穿戴者对无动力液压外骨骼的连续控制。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本发明没有电机和油泵，整个外骨骼更加轻便，续航更加持久，能量利用效率高。采用独特的非拟人化布局，巧妙利用了万向节作为外骨骼关节，既满足了关节的受力要求，也为穿戴者提供了足够的自由度数量。解决了传统拟人化布局需要紧密贴合人体肢体、穿戴繁琐、通用性差、步态识别要求高、易干涉人体正常步态等问题。该非拟人化布局的受力为点到点，即从脚套至背部中央，直接在负载和地面之间产生交互力，不需要考虑人体下肢的实时运动状态。脚底触地是人体支撑的先决条件，本发明利用这个前提，仅通过脚尖是否触地即可决定该脚是否进入支撑相，从而切换油路状态，大大简化了控制逻辑，降低了控制难度，提高了容错率。油路根据步态支撑相实时切换，无论是正常行走、跑步、上下楼梯还是屈膝行走，都可以始终保证支撑腿受到助力，而处于摇摆相的腿不受到干扰。

附图说明

图1是无动力液压外骨骼的结构示意图；

图2是无动力液压外骨骼穿着于人体的示意图；

图3是左单腿组件的后视图；

图4是背架左半部分的局部放大结构图；

图5是集成油路块结构及油路连接关系示意图；

图6是使用时单个步态周期的示意图；

图7是三位四通换向阀在图6中状态一(a)、状态二(b)和状态三(c)下的结构示意图；

图中附图标记为：脚套1、接触传感器101、脚套万向节102、下腿杆2、助力油缸3、助力活塞杆301、助力缸体302、上腿杆4、上腿杆球头扣401、上腿杆万向节402、背架5、背带501、载物台502、补油缸6、补油缸活塞杆601、补油缸体602、补油缸万向节603、集成油路块7、控制板701、电池702、三位四通换向阀703、蓄能器704、增压油箱705、单向阀组706、可调溢流阀707。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“非拟人化布局”是区别于“拟人化布局”的一种表述，“拟人化布局”的外骨骼，是指外骨骼的关节、部件，在空间上完全配合人体下肢的大腿、小腿、膝关节、踝关节，以柔性绑带的固定方式贴合人体，而“非拟人化布局”的外骨骼不贴合人体，其各部分的运动，不直接和人体的关节、肢体的运动产生对应关系。

如图1所示，为本发明提供的一种无动力液压外骨骼，该无动力液压外骨骼可以满足对穿戴者在不同行走状态下的支撑腿助力，主要包括左单腿组件、右单腿组件、背架5和集成油路块7。其中，左单腿组件和右单腿组件分列背架两侧，结构相同且关于背架5的轴线呈中心对称。因此，下面以左单腿组件为例，以具体说明各部件的结构和连接关系。

左单腿组件主要包括脚套1、下腿杆2、上腿杆4、助力油缸3和补油缸6。如图3所示，脚套1在使用时穿戴固定在穿戴者的脚尖，脚套1的底部设有用于探测触地信号的接触传感器101。接触传感器101通过导线连接至集成油路块7的控制板701，以便于实时确定穿戴者的步态支撑相。脚套1的顶部通过具有三个自由度的脚套万向节102与下腿杆2底部连接，下腿杆2的头部与上腿杆4的底部铰接。助力油缸3包括助力活塞杆301和助力缸体302，助力活塞杆301和助力缸体302均分别具有工作端和限位端，助力缸体302的有杆腔连通大气。助力活塞杆301和助力缸体302的工作端之间通过动密封连接，助力活塞杆301可在助力缸体302内部沿轴线方向移动，两者共同构成滑动副。助力活塞杆301的限位端与下腿杆2的中上部铰接，助力缸体302的限位端与上腿杆4的中下部铰接。

如图4所示，上腿杆4为能绕过人体躯干一侧的弧形结构，头部通过具有两个自由度的上腿杆万向节402与背架5相连。补油缸6包括补油缸活塞杆601和补油缸体602，补油缸活塞杆601和补油缸体602均分别具有工作端和限位端，补油缸体602的无杆侧连通大气。补油缸活塞杆601和补油缸体602的工作端之间通过动密封连接，补油缸活塞杆601可在补油缸体602内部沿轴线方向移动，两者共同构成滑动副。补油缸活塞杆601的限位端通过补油缸万向节603连接至背架5底部，该万向节周向旋转方向固定，提供2个自由度。补油缸体602的限位端与上腿杆4侧支通过上腿杆球头扣401连接，提供三个自由度。补油缸活塞杆601与补油缸体602之间可以被动地发生相对转动，因此，补油缸6两端不受除拉压力以外的弯矩和扭矩，以获得全方位的空间适宜性和的负载承载能力。补油缸的主要作用是补充由于内部泄漏和上坡导致的高压油容积损失，缸径不宜过大，根据助力缸3安装位置、助力缸3内径和工作场景适当选取为宜。

背架5上设有用于固定在穿戴者背部的背带501，背带501可以采用多种形式，只要能够将无动力液压外骨骼牢固穿戴于使用者身上即可，例如可以采用如下结构：在背架5的左右两侧分别设有用于背负在穿戴者肩上的背带501，背带501为柔性材质，两端分别固定于所在侧背架5的上下沿。此外，背架5还可以设置向外延伸的载物台502，用于承载货物。

如图2所示，当使用者穿戴好本发明的无动力液压外骨骼时，助力活塞杆301与下腿杆2的铰接点B、上腿杆4与下腿杆2的铰接点A、上腿杆4与助力缸体302的铰接点C、上腿杆万向节402受力中心E，应当四点共面。该种设置可保证各铰接关节不受到额外的弯矩，增强了稳定性，受力情况更加简洁。同时，为保证助力大小不随着人体高度的变化而变化，需保证如图2所示的△ABC∽△ADE，即助力油缸3与下腿杆2和上腿杆4的安装位置满足如下条件：

其中，l₁为下腿杆2和上腿杆4连接点与助力缸体302和上腿杆4连接点之间的距离，l₂为上腿杆4轴线方向的总长度，l₃为下腿杆2和上腿杆4连接点与助力活塞杆301和下腿杆2连接点之间的距离，l₄为下腿杆2轴线方向的总长度。这样可以保证在油液压力不变的情况下，无论外骨骼上下腿杆的夹角为多少，均可保证外骨骼提供给脚套至背架的助力恒定，提供的支撑力助力大小F_assist恒为：

其中P是蓄能器的压力，d₁是助力缸体的内径。

如图3所示，在实际应用时，上腿杆4的形状以C字形结构为宜，在巧妙避开人体躯干的同时，保证了自脚套至背部中心的支持力的传递。下腿杆2可以设置为L形结构，底部横杆向内延伸使竖杆与人体膝盖形成一小段偏移，横杆向内延伸的端部通过脚套万向节102与脚套1连接，该种设置是为了防止行走过程中人体膝盖与下腿杆碰撞。此外，上腿杆万向节402连接至背架中央，万向节的周向旋转被固定，因此下肢部分的上腿杆4、助力缸3和下腿杆2三者整体没有偏航自由度，因此，上腿杆万向节402只有俯仰和滚转2个自由度。而脚套万向节102具有俯仰、滚转、偏航3个自由度，以满足脚踝较高的自由度要求。这样设计的目的在于，满足脚踝多自由度的同时，整个下肢外骨骼不随着人体下肢的内旋和外旋而变动，减小了人体下肢内外旋的惯量，使外骨骼穿戴体感更轻便。

如图5所示，集成油路块7固定于背架5上，包括控制板701、电池702、三位四通换向阀703、蓄能器704、增压油箱705、可调溢流阀707和两组单向阀组706。三位四通换向阀703包括A、B、P和T四个油口，在实际应用时，三位四通换向阀703可以采用P型三位四通电磁换向阀。集成油路块7与其他部件的连接关系可以分为油路连接关系和电路连接关系。在电路连接关系中，双脚的接触传感器102与控制板701通过导线相连，电池702通过导线给控制板701供电，控制板701通过导线连接三位四通换向阀703两侧的电磁铁，以控制电磁铁的动作。在油路连接关系中，三位四通换向阀703的A油口和B油口分别与左单腿组件和右单腿组件的助力油缸3无杆腔连通，P油口连接蓄能器704，T油口连接增压油箱705；可调溢流阀707的高压端连接蓄能器704，低压端连接增压油箱705；每个单向阀组706均包括首尾串联的两个单向阀，单向流通的上游连接增压油箱705，下游连接蓄能器704；两个单向阀组706的中间抽头分别连接左单腿组件和右单腿组件的补油缸6有杆腔。助力缸3有杆腔和补油缸6无杆腔均连通大气。

可调溢流阀707的开启压力可调，设定开启压力为P_over，蓄能器704压力较低时，随着补油缸6持续向蓄能器704加压，高压侧的压力持续升高，直到可调溢流阀707两侧压差大于等于P_over，可调溢流阀707开启，油液泄露至增压油箱705。

增压油箱705需要保证油箱内部压力始终高于外部大气压，防止气体从油缸活塞密封圈处进入液压油路。当上下腿杆间的角度快速增大时，增压油箱705需提供足够的压力，以弥补油液通过换向阀时的压力损失，防止助力缸3无杆侧出现负压，导致气体被吸入。因此，增压油箱705的最小压强P_min应满足：

P_min≥ΔP_沿程损失+ΔP_局部损失 (2)

其中，ΔP_局部损失是增压油箱705内的油液以最大流量通过三位四通换向阀703和各单向阀时的局部压力损失，ΔP_沿程损失是增压油箱705内的油液以最大流量通过集成油路块7内部通路和外部管路时的沿程压力损失。

使用者在控制该无动力液压外骨骼时，首先需要穿着该无动力液压外骨骼，左右脚套1固定于人体脚尖部分，将背架5通过背带501背负于人体肩上，载物台502用于装载重物，调节可调溢流阀707至最高压力刚好可以托起外骨骼和重物重量即可，即可调溢流阀707的最高压力所产生的支撑力与无动力液压外骨骼及其上负载重物的重力相同。随后，穿戴者穿着该无动力液压外骨骼进行行走和控制，单个步态周期内的控制步骤图如图6所示，具体如下：

S1：当控制板701通过接触传感器101监测到穿戴者的步态处于左脚支撑期时，控制三位四通换向阀703的电磁铁动作至右位，如图7(c)所示。随着穿戴者左腿向后运动，左单腿组件的补油缸6有杆腔的油液经由单向阀组706进入蓄能器704，实现补油。左单腿组件的助力油缸3无杆腔连通蓄能器704，提供对穿戴者左腿的助力。

S2：当控制板701通过接触传感器101监测到穿戴者的步态进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀703不动作，阀芯回归中位，如图7(b)所示。左单腿组件和右单腿组件的助力油缸3无杆腔均连通蓄能器704，提供对穿戴者双腿的助力。

S3：当控制板701通过接触传感器101监测到穿戴者的步态处于右脚支撑期时，控制三位四通换向阀703的电磁铁动作至左位，如图7(a)所示。随着穿戴者右腿向后运动，右单腿组件的补油缸6有杆腔的油液经由单向阀组706进入蓄能器704，实现补油。右单腿组件的助力油缸3无杆腔连通蓄能器704，提供对穿戴者右腿的助力。

S4：当控制板701通过接触传感器101监测到穿戴者的步态再次进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀703不动作，阀芯回归中位，如图7(b)所示。左单腿组件和右单腿组件的助力油缸3无杆腔均连通蓄能器704，提供对穿戴者双腿的助力。

S5：循环由步骤S1～S4组成的单个步态周期，通过循环往复整个步态周期，以实现穿戴者对无动力液压外骨骼的连续控制。

本发明的无动力液压外骨骼使用一个三位四通换向阀对高压油路进行换向，使之始终对支撑腿侧的外骨骼提供助力，而摇摆腿侧的外骨骼不提供助力。行走产生的内部泄漏和容积损失由补油缸进行补充，配合蓄能器保持高压，同时减小载荷的震动，减小人体与背包间的接触力，提升舒适度。该外骨骼对人体行走过程中背负的重物提供支撑，减少负重行走的能量消耗。其非拟人化自由度布局可以防止外骨骼干扰人体自然步态。由于没有液压泵提供动力，外骨骼本身能耗大大降低，提升了外骨骼的续航能力，同时更加轻便。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无动力液压外骨骼，其特征在于，包括左单腿组件、右单腿组件、背架(5)和集成油路块(7)，左单腿组件和右单腿组件结构相同且关于背架(5)的轴线呈中心对称；

所述左单腿组件包括脚套(1)、下腿杆(2)、上腿杆(4)、助力油缸(3)和补油缸(6)；所述脚套(1)用于固定在穿戴者的脚尖，底部设有用于探测触地信号的接触传感器(101)，顶部通过具有三个自由度的脚套万向节(102)与下腿杆(2)底部连接；所述下腿杆(2)的头部与上腿杆(4)的底部铰接；所述助力油缸(3)包括通过动密封连接的助力活塞杆(301)和助力缸体(302)，助力缸体(302)的有杆腔连通大气；所述助力活塞杆(301)的限位端与下腿杆(2)的中上部铰接，助力缸体(302)的限位端与上腿杆(4)的中下部铰接；所述上腿杆(4)为能绕过人体躯干一侧的弧形结构，头部通过具有两个自由度的上腿杆万向节(402)与所述背架(5)相连；所述补油缸(6)包括通过动密封连接的补油缸活塞杆(601)和补油缸体(602)，补油缸体(602)的无杆侧连通大气；所述补油缸体(602)的限位端通过具有两个自由度的上腿杆球头扣(401)与上腿杆(4)上部连接，补油缸活塞杆(601)的限位端通过具有两个自由度的补油缸万向节(603)与背架(5)下部连接；所述背架(5)上设有用于固定在穿戴者背部的背带(501)；

所述集成油路块(7)固定于背架(5)上，包括控制板(701)、电池(702)、三位四通换向阀(703)、蓄能器(704)、增压油箱(705)、可调溢流阀(707)和两组单向阀组(706)；所述三位四通换向阀(703)包括A、B、P和T四个油口，A油口和B油口分别与左单腿组件和右单腿组件的助力油缸(3)无杆腔连通，P油口连接蓄能器(704)，T油口连接增压油箱(705)；所述可调溢流阀(707)的高压端连接蓄能器(704)，低压端连接增压油箱(705)；每个所述单向阀组(706)均包括首尾串联的两个单向阀，单向流通的上游连接增压油箱(705)，下游连接蓄能器(704)；两个单向阀组(706)的中间抽头分别连接左单腿组件和右单腿组件的补油缸(6)有杆腔；所述控制板(701)通过导线分别与接触传感器(101)和三位四通换向阀(703)两侧的电磁铁连接，控制板(701)通过连接的电池(702)供电。

2.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述三位四通换向阀(703)为P型三位四通电磁换向阀。

3.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述背架(5)的左右两侧分别设有用于背负在穿戴者肩上的背带(501)；背带(501)为柔性材质，两端分别固定于所在侧背架(5)的上下沿。

4.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述背架(5)还设有向外延伸的载物台(502)，用于承载货物。

5.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述助力油缸(3)与下腿杆(2)和上腿杆(4)的安装位置满足如下条件：

其中，l₁为下腿杆(2)和上腿杆(4)连接点与助力缸体(302)和上腿杆(4)连接点之间的距离，l₂为上腿杆(4)轴线方向的总长度，l₃为下腿杆(2)和上腿杆(4)连接点与助力活塞杆(301)和下腿杆(2)连接点之间的距离，l₄为下腿杆(2)轴线方向的总长度。

6.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述增压油箱(705)的内部压力始终高于外部大气压，最小压强P_min满足如下条件：

P_min≥ΔP_沿程损失+ΔP_局部损失 (2)

其中，ΔP_局部损失是增压油箱(705)内的油液以最大流量通过三位四通换向阀(703)和各单向阀时的局部压力损失，ΔP_沿程损失是增压油箱(705)内的油液以最大流量通过集成油路块(7)内部通路和外部管路时的沿程压力损失。

7.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述助力活塞杆(301)与下腿杆(2)的铰接点、上腿杆(4)与下腿杆(2)的铰接点、上腿杆(4)与助力缸体(302)的铰接点、上腿杆万向节(402)受力中心，四点共面。

8.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述上腿杆(4)为C形结构；下腿杆(2)为L形结构，底部横杆向内延伸使竖杆与人体膝盖形成偏移，横杆向内延伸的端部通过脚套万向节(102)与脚套(1)连接。

9.根据权利要求1所述的一种无动力液压外骨骼，其特征在于，所述可调溢流阀(707)的最高压力所产生的支撑力与无动力液压外骨骼及其上负载重物的重力相同。

10.一种对权利要求1～9任一所述无动力液压外骨骼的控制方法，其特征在于，具体如下：

S1：当控制板(701)通过接触传感器(101)监测到穿戴者的步态处于左脚支撑期时，控制三位四通换向阀(703)的电磁铁动作至右位；随着穿戴者左腿向后运动，左单腿组件的补油缸(6)有杆腔的油液经由单向阀组(706)进入蓄能器(704)，实现补油；左单腿组件的助力油缸(3)无杆腔连通蓄能器(704)，提供对穿戴者左腿的助力；

S2：当控制板(701)通过接触传感器(101)监测到穿戴者的步态进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀(703)不动作，阀芯回归中位；左单腿组件和右单腿组件的助力油缸(3)无杆腔均连通蓄能器(704)，提供对穿戴者双腿的助力；

S3：当控制板(701)通过接触传感器(101)监测到穿戴者的步态处于右脚支撑期时，控制三位四通换向阀(703)的电磁铁动作至左位；随着穿戴者右腿向后运动，右单腿组件的补油缸(6)有杆腔的油液经由单向阀组(706)进入蓄能器(704)，实现补油；右单腿组件的助力油缸(3)无杆腔连通蓄能器(704)，提供对穿戴者右腿的助力；

S4：当控制板(701)通过接触传感器(101)监测到穿戴者的步态再次进入双足支撑期时，控制三位四通换向阀(703)不动作，阀芯回归中位；左单腿组件和右单腿组件的助力油缸(3)无杆腔均连通蓄能器(704)，提供对穿戴者双腿的助力；

S5：循环由步骤S1～S4组成的单个步态周期，以实现穿戴者对无动力液压外骨骼的连续控制。

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