CN114668634B - 一种应用于外骨骼机器人的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软件控制领域，具体涉及一种应用于外骨骼机器人的控制方法及装置。该方法及装置通过接收到多个外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；获取外骨骼机器人的原始状态数据，判断原始状态数据是否处于正在运动状态；若原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号；若原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作；获取外骨骼机器人的当前状态数据；向所有外部设备输出当前状态数据；本发明应用于外骨骼机器人的控制方法及装置能够提高控制机器人运动的安全性以及可靠性。

Description

一种应用于外骨骼机器人的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及软件控制领域，具体而言，涉及一种应用于外骨骼机器人的控制方法及装置。

背景技术

近年来，随着人口老龄化及社会康复服务业需求的增长，养老院、医院康复中心等纷纷引进康复类机器人，尤其是外骨骼机器人成为主流的热门方向，由此不仅提高了医疗人员为患者服务的效率，减轻了医疗人员的负担，更为患者康复治疗增加了轻松愉快的环境。

但是，在目前市面上较常见的外骨骼机器人中，更多的着眼于助力搬运等医疗军事需求，由于多传感器融合控制方式，针对脑脊损伤及肌肉萎缩患者的康复效果还远远不能达到要求，这类患者更多的无法自行控制传感器或由于身体原因无法稳定控制该类传感器信号，存在安全隐患。此外，在康复过程中，多传感器类机器人无法通过医疗人员进行控制，因此所述外骨骼机器人在康复领域实用性不高。

再言，目前市面上有一些康复类外骨骼机器人，医疗人员仅通过固定控制端进行控制来给患者进行康复训练，尽管在安全及稳定性上可以保证，但对于一些半自主患者或者家庭用户患者来说控制灵活性降低，而对于多控制外设外骨骼机器人，患者可在训练中按自己体力及运动强度自行控制运动停止及行走，但多设备控制在安全性上及控制冲突上可靠性不足的问题，在该领域中亟待解决。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于外骨骼机器人的控制方法及装置，以至少解决康复类外骨骼机器人控制设备的安全性不高以及可靠性不高的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种应用于外骨骼机器人的控制方法，外骨骼机器人预先配置有运动模式及与运动模式对应的运动参数，该方法包括以下步骤：

接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

获取外骨骼机器人的原始状态数据，判断原始状态数据是否处于正在运动状态；

若原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号；

若原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作；

获取外骨骼机器人的当前状态数据；

向所有外部设备输出当前状态数据。

进一步地，目标运动模式包括行走模式，接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令；

获取外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

基于行走计数器计算外骨骼机器人的行走步数；

判断行走步数是否大于零；

若行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态；

当接收到的控制指令非停止命令时，向外部设备输出指令冲突信号；

若行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，向外部设备输出机器异常信号。

进一步地，该方法还包括：

采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

当所有电机停止转动并且角度值符合预设的站立角度值时，向所有外部设备输出行走完成信号。

进一步地，目标运动模式包括坐下模式，接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令；

获取外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

若所有电机停止转动并且角度值符合预设的坐下角度值时，向所有外部设备输出坐下完成信号。

进一步地，目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作的步骤包括：

基于电机驱动器驱动设置于外骨骼机器人各个关节的电机进行动力提供。

进一步地，外部设备为Pad、触控板、蓝牙拐杖中的任意一种或多种。

根据本发明的另一实施例，提供了一种应用于外骨骼机器人的控制装置，包括：

控制指令接收模块，用于接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

原始状态获取模块，用于获取外骨骼机器人的原始状态数据，判断原始状态数据是否处于正在运动状态；

冲突指令输出模块，用于若原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号；

驱动操作模块，用于若原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作；

当前状态获取模块，用于获取外骨骼机器人的当前状态数据；

状态数据输出模块，用于向所有外部设备输出当前状态数据。

进一步地，目标运动模式包括行走模式，控制指令获取模块包括：

行走指令接收单元，用于接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令；

当前状态获取模块包括：

行走计数单元，用于基于行走计数器计算外骨骼机器人的行走步数；

行走判断单元，用于判断行走步数是否大于零；

行走状态确定单元，用于若行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态；

冲突信号输出单元，用于当接收到的控制指令为非停止命令时，向外部设备输出指令冲突信号；

机器异常确定单元，用于若行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，向外部设备输出机器异常信号。

进一步地，该装置还包括：

工作状态第一采集模块，用于采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第一采集模块，用于采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

行走信号输出模块，用于当所有电机停止转动以及角度值符合预设的站立角度值时，向所有外部设备输出行走完成信号。

进一步地，目标运动模式包括坐下模式，控制指令获取模块包括：

坐下指令接收单元，用于接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令；

当前状态获取模块包括：

工作状态第二采集单元，用于采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第二采集单元，用于采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

坐下信号输出单元，用于若所有电机停止转动以及角度值符合预设的坐下角度值时，向所有外部设备输出坐下完成信号。

本发明实施例中的应用于外骨骼机器人的控制方法及装置，在接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令之后，通过获取外骨骼机器人的原始状态数据来判断该原始状态数据是否处于正在运动状态，即当原始状态数据处于正在运动状态时，则向外部设备输出指令冲突信号，以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性；同时，当原始状态数据不处于正在运动状态时，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作，实现对机器人的准确控制，从而保证控制机器人运动的可靠性；然后，通过获取外骨骼机器人的当前状态数据，并实时向所有外部设备输出当前状态数据，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性，本发明应用于外骨骼机器人的控制方法及装置能够提高控制机器人运动的安全性以及可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明应用于外骨骼机器人的控制方法的流程图；

图2为本发明应用于外骨骼机器人的控制方法的接收控制指令的一流程图；

图3为本发明应用于外骨骼机器人的控制方法的输出行走状态的一流程图；

图4为本发明应用于外骨骼机器人的控制方法的接收控制指令的又一流程图；

图5为本发明应用于外骨骼机器人的控制装置的模块图；

图6为本发明应用于外骨骼机器人的控制装置的接收控制指令的一模块图；

图7为本发明应用于外骨骼机器人的控制装置的输出行走状态的一模块图；

图8为本发明应用于外骨骼机器人的控制装置的接收控制指令的又一模块图；

图9为本发明应用于外骨骼机器人的控制方法的原理示意图；

图10为本发明应用于外骨骼机器人的控制装置的机器人的各运动状态示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明一实施例，提供了一种应用于外骨骼机器人的控制方法，参见图1以及图9，外骨骼机器人预先配置有运动模式及与运动模式对应的运动参数，该方法包括以下步骤：

S1：接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

S2：获取外骨骼机器人的原始状态数据，判断原始状态数据是否处于正在运动状态；

S21：若原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号；

S22：若原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作；

S3：获取外骨骼机器人的当前状态数据；

S4：向所有外部设备输出当前状态数据。

在本实施例中，外骨骼机器人预先配置有运动模式及与运动模式对应的运动参数，该运动模式具体可以是行走模式以及坐下模式，运动模式对应的运动参数是根据实际应用需求进行设置的，此处不作具体限制。

例如，本实施例的外骨骼机器人运动状态分为五个阶段，即初始态、起立状态、站立或停止状态、行走状态以及坐下状态；其中，行走状态又分为连续及单步行走两种。

具体地，当机器人开机后，机器人为初始态，需要在接收到起立的相关控制指令后，才可以接收其余运动模式的控制命令；进而，机器人起立后会默认进入到站立或停止状态，以及当机器人完成单步行走后会自动回到站立或停止状态；然后，行走状态以及坐下状态后保持各自对应状态不变，其中，行走状态需通过接收到停止运动的相关控制指令后才会回到站立或停止状态后，才可接收其他运动模式的控制指令，以及坐下状态需通过接收到起立相关的控制指令后才会回到站立或停止状态后，才可进行其他运动模式的控制指令。

进一步地，原始状态数据具体可以是机器人的电机速度及位置情况，以使后续能够根据该原始状态数据来确认机器人是否处于正在运动状态，如运动中或停止。

进一步地，驱动操作是基于目标运动模式对应的目标运动参数来驱动外骨骼机器人完成相应的控制操作。

需要说明的是，为了进一步保证外部设备控制机器人运动的可靠性，本实施例能够在基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作的步骤之前，通过准确判断是哪一个外部设备发出的控制指令，再按照该控制指令进行相应的驱动操作。

进一步地，当前状态数据是机器人完成外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的相应控制操作后的当下的数据，具体可以是通过对机器人运动状态变量标志位的设置来进行获取，以使后续能够同步至各外部设备，实现外部设备对机器人运动状态的同步显示以及控制从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

具体地，本实施例根据预先配置运动模式，如行走模式以及坐下模式，以及与运动模式对应的运动参数，在将机器人启动后，机器人处于等待运动命令触发的状态；进而，当接收到某一外部设备发出的控制指令后，本实施例通过获取外骨骼机器人的原始状态数据，如机器人的电机速度及位置情况，并判断原始状态数据是否处于正在运动状态，来确认其当前运动状态为运动中或停止，即当原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性；以及当原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作实现对机器人的准确控制，从而保证控制机器人运动的可靠性；然后通过获取外骨骼机器人的当前状态数据，来确认机器人是否完成控制指令的控制操作，从而保证控制机器人运动的可靠性；同时向所有外部设备输出当前状态数据，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示以及控制，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

本发明实施例中的应用于外骨骼机器人的控制方法，在接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令之后，通过获取外骨骼机器人的原始状态数据来判断该原始状态数据是否处于正在运动状态，即当原始状态数据处于正在运动状态时，则向外部设备输出指令冲突信号，以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性；同时，当原始状态数据不处于正在运动状态时，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作，实现对机器人的准确控制，从而保证控制机器人运动的可靠性；然后，通过获取外骨骼机器人的当前状态数据，并实时向所有外部设备输出当前状态数据，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性，本发明应用于外骨骼机器人的控制方法能够提高控制机器人运动的安全性以及可靠性；本发明计算复杂度低，简便实用，成本低。

作为优选的技术方案中，参见图2，目标运动模式包括行走模式，步骤S1接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

S11：接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令。

步骤S3获取外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

S31：基于行走计数器计算外骨骼机器人的行走步数；

S32：判断行走步数是否大于零；

S321：若行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态；

S3211：当接收到的控制指令为非停止命令时，向外部设备输出指令冲突信号；

S322：若行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，向外部设备输出机器异常信号。

在本实施例中，行走计数器是用于外部设备控制机器人行走的同时，对机器人行走的步数进行计算，以使后续能够根据该行走计数器统计到行走步数判断外骨骼机器人的行走状态是否正常，从而保证控制机器人运行的安全性。

具体地，机器人接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令后，启动行走计数器对机器人的行走步数进行计数，然后，本实施例通过实时统计到的行走步数进行判断，即当行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态，即可以理解为当前外骨骼机器人处于正常行走状态，没有出现异常；进而，本实施例在控制机器人进行行走模式的同时，会时刻判断是否接收到其他非停止运动的相关控制指令，当收到其他设备发出的非停止运动的控制指令后，则向外部设备输出指令冲突信号以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性。

进一步地，当行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，即可以理解为当前外骨骼机器人处于非正常行走状态，出现异常，如短路或关节故障灯，则可以向外部设备输出机器异常信号，以使工作人员及时对该外骨骼机器人进行检查并修复，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

作为优选的技术方案中，参见图3，步骤S321之后，该方法还包括：

S301：采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

S302：采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

S303：当所有电机停止转动以及角度值符合预设的站立角度值时，向所有外部设备输出行走完成信号。

在本实施例中，电机的工作状态具体可以是电机当前的速度信息，以使后续能够根据该速度信息来判断电机是否停止转动，来保证机器人完成行走的控制操作，从而保证控制机器人运行的可靠性以及安全性。

具体地，在确定外骨骼机器人在行走状态时，本实施例能够实时采集外骨骼机器人所有电机的工作状态，即电机当前的速度信息，进而当当所有电机停止转动后，即速度信息为零时。

进一步地，为了保证控制机器人运动的可靠性，本实施例通过采集外骨骼机器人的码盘的角度值，来判断所有电机已到达站立位置，即当角度值属于预设的站立角度值的范围值内，且行走计数器的行走步数大于零，可以理解为该外骨骼机器人完成行走模式的控制指令的行走操作，则可以向所有外部设备输出行走完成信号，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示以及控制，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

需要说明的是，本实施例在控制机器人进行行走模式的同时，会时刻判断是否接收到停止运动的相关控制指令；当收到停止运动的控制指令后，由于外骨骼机器人运动的特殊要求，需要把该步走完才能停下，而不是立即停止在当前状态，如迈步中，来保证停止状态时双脚平行落地，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性，所以本实施例通过在接收到停止运动的控制指令后，首先判断行走计数器中的行走步数是否大于零，即当行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态，然后通过实时获取所有电机的工作状态，即电机的速度信息来判断四个电机是否已完全停止，即速度为零时，机器人的行走才真正结束，然后，本实施例释放命令锁，并向所有外部设备输出行走完成信号，同步至各个外部设备上显示，以使机器人能够继续接受新的控制指令，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

作为优选的技术方案中，参见图4，目标运动模式包括坐下模式，步骤S1接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

S12：接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令；

步骤S3获取外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

S33：采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

S34：采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

S35：若所有电机停止转动以及角度值符合预设的坐下角度值时，向所有外部设备输出坐下完成信号。

具体地，当机器人接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令后，本实施例启动时间计数器开始计时，以通过时间计数器统计的时间数据来判断确认收到了坐下的控制指令，与行走命令的停止进行区分；然后，本实施例还可以通过采集外骨骼机器人所有电机的工作状态，即通过四个电机的速度信息判断来机器人坐下完成状态，可以理解为当所有电机保持停止，即速度为零的状态时。

进一步地，为了保证机器人运行的可靠性，本实施例通过采集码盘的角度值来判断所有电机已到达坐下位置，即当角度值属于预设的坐下角度值的范围值内，且获取到的时间计数器中的时间数据大于零时，即可以理解为机器人完成了坐下的控制指令，然后本实施例解开命令锁，并向所有外部设备输出坐下完成信号，同步至各个外部设备上显示，以使机器人能够继续接受新的控制指令，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

需要说明的是，时间计数器是用于判断确认收到了坐下命令，与行走命令的停止进行区分。

作为优选的技术方案中，步骤S22目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作的步骤包括：

基于电机驱动器驱动设置于外骨骼机器人各个关节的电机进行动力提供。

具体地，基于电机驱动器驱动设置于外骨骼机器人各个关节的电机进行动力提供具体可以是机器人采用四个电机作为动力，通过四个电机驱动器进行驱动，以完成对机器人的控制。

作为优选的技术方案中，外部设备为Pad、触控板、蓝牙拐杖中的任意一种或多种。

具体地，本实施例对外骨骼机器人进行控制的外部设备具体可以有三种外部设备，如Pad、触控板以及蓝牙拐杖，本实施例以通用情况举例，其余任一外部设备的控制方法与下列方法相类似：

当机器人接收到某一外部设备发送的运动模式的控制指令后，本实施例首先通过判断外骨骼机器人是否处于正在运动状态中，同时确认其他两个外部设备的命令锁是否开启，当确认当前机器人处于静止状态且没有任何外部设备在对其进行控制时，则该机器人可以接收该外部设备发送的运动模式的控制指令，并控制外骨骼机器人进行驱动操作，并将命令参数以及机器人的当前状态数据更新至并同步至所有外部设备中进行显示；进一步地，当机器人处于正在运动状态中，则本实施例通过判断是哪一个外部设备的命令锁已上锁，并向其他外部设备输出指令冲突信号，同时在其他外部设备的显示屏上提示用户某一设备已发送运动模式的控制指令，当前该控制指令被取消。

进一步地，同步状态：

对有显示功能需要的外部设备进行外骨骼机器人状态同步显示，设置同步参数位，包括各类步态参数即机器人运动状态参数，将所有状态参数发送给外部设备进行显示，以使外部设备能够进行控制指令及状态同步处理。

实施例2

根据本发明的另一实施例，提供了一种应用于外骨骼机器人的控制装置，参见图5以及图10，包括：

控制指令接收模块501，用于接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

原始状态获取模块502，用于获取外骨骼机器人的原始状态数据，判断原始状态数据是否处于正在运动状态；

冲突指令输出模块5021，用于若原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号；

驱动操作模块5022，用于若原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作；

当前状态获取模块503，用于获取外骨骼机器人的当前状态数据；

状态数据输出模块504，用于向所有外部设备输出当前状态数据。

在本实施例中，外骨骼机器人预先配置有运动模式及与运动模式对应的运动参数，该运动模式具体可以是行走模式以及坐下模式，运动模式对应的运动参数是根据实际应用需求进行设置的，此处不作具体限制。

例如，本实施例的外骨骼机器人运动状态分为五个阶段，即初始态、起立状态、站立或停止状态、行走状态以及坐下状态；其中，行走状态又分为连续及单步行走两种。

具体地，参见图10，当机器人开机后，机器人为初始态，需要在接收到起立的相关控制指令后，才可以接收其余运动模式的控制命令；进而，机器人起立后会默认进入到站立或停止状态，以及当机器人完成单步行走后会自动回到站立或停止状态；然后，行走状态以及坐下状态后保持各自对应状态不变，其中，行走状态需通过接收到停止运动的相关控制指令后才会回到站立或停止状态后，才可接收其他运动模式的控制指令，以及坐下状态需通过接收到起立相关的控制指令后才会回到站立或停止状态后，才可进行其他运动模式的控制指令。

进一步地，原始状态数据具体可以是机器人的电机速度及位置情况，以使后续能够根据该原始状态数据来确认机器人是否处于正在运动状态，如运动中或停止。

进一步地，驱动操作是基于目标运动模式对应的目标运动参数来驱动外骨骼机器人完成相应的控制操作。

需要说明的是，为了进一步保证外部设备控制机器人运动的可靠性，本实施例能够在基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作的步骤之前，通过准确判断是哪一个外部设备发出的控制指令，再按照该控制指令进行相应的驱动操作。

进一步地，当前状态数据是机器人完成外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的相应控制操作后的当下的数据，具体可以是通过对机器人运动状态变量标志位的设置来进行获取，以使后续能够同步至各外部设备，实现外部设备对机器人运动状态的同步显示以及控制从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

具体地，本实施例根据预先配置运动模式，如行走模式以及坐下模式，以及与运动模式对应的运动参数，在将机器人启动后，机器人处于等待运动命令触发的状态；进而，当接收到某一外部设备发出的控制指令后，本实施例通过获取外骨骼机器人的原始状态数据，如机器人的电机速度及位置情况，并判断原始状态数据是否处于正在运动状态，来确认其当前运动状态为运动中或停止，即当原始状态数据处于正在运动状态，则向外部设备输出指令冲突信号以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性；以及当原始状态数据不处于正在运动状态，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作实现对机器人的准确控制，从而保证控制机器人运动的可靠性；然后通过获取外骨骼机器人的当前状态数据，来确认机器人是否完成控制指令的控制操作，从而保证控制机器人运动的可靠性；同时向所有外部设备输出当前状态数据，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示以及控制，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

本发明实施例中的应用于外骨骼机器人的控制装置，在接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令之后，通过获取外骨骼机器人的原始状态数据来判断该原始状态数据是否处于正在运动状态，即当原始状态数据处于正在运动状态时，则向外部设备输出指令冲突信号，以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性；同时，当原始状态数据不处于正在运动状态时，则基于目标运动模式对应的目标运动参数对外骨骼机器人进行驱动操作，实现对机器人的准确控制，从而保证控制机器人运动的可靠性；然后，通过获取外骨骼机器人的当前状态数据，并实时向所有外部设备输出当前状态数据，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性，本发明应用于外骨骼机器人的控制装置能够提高控制机器人运动的安全性以及可靠性；本发明计算复杂度低，简便实用，成本低；本发明计算复杂度低，简便实用，成本低。

作为优选的技术方案中，参见图6，目标运动模式包括行走模式，控制指令获取模块501包括：

行走指令接收单元5011，用于接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令；

当前状态获取模块503包括：

行走计数单元5031，用于基于行走计数器计算外骨骼机器人的行走步数；

行走判断单元5032，用于判断行走步数是否大于零；

行走状态确定单元50321，用于若行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态；

冲突信号输出单元503211，用于当接收到的控制指令为非停止命令时，向外部设备输出指令冲突信号；

机器异常确定单元50322，用于若行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，向外部设备输出机器异常信号。

在本实施例中，行走计数器是用于外部设备控制机器人行走的同时，对机器人行走的步数进行计算，以使后续能够根据该行走计数器统计到行走步数判断外骨骼机器人的行走状态是否正常，从而保证控制机器人运行的安全性。

具体地，机器人接收到外部设备发送的携带有行走模式的控制指令后，启动行走计数器对机器人的行走步数进行计数，然后，本实施例通过实时统计到的行走步数进行判断，即当行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态，即可以理解为当前外骨骼机器人处于正常行走状态，没有出现异常；进而，本实施例在控制机器人进行行走模式的同时，会时刻判断是否接收到其他非停止运动的相关控制指令，当收到其他设备发出的非停止运动的控制指令后，则向外部设备输出指令冲突信号以避免运动操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性。

进一步地，当行走步数等于零，则确定外骨骼机器人异常，即可以理解为当前外骨骼机器人处于非正常行走状态，出现异常，如短路或关节故障灯，则可以向外部设备输出机器异常信号，以使工作人员及时对该外骨骼机器人进行检查并修复，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

作为优选的技术方案中，参见图7，该装置还包括：

工作状态第一采集模块701，用于采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第一采集模块702，用于采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

行走信号输出模块703，用于当所有电机停止转动以及角度值符合预设的站立角度值时，向所有外部设备输出行走完成信号。

在本实施例中，电机的工作状态具体可以是电机当前的速度信息，以使后续能够根据该速度信息来判断电机是否停止转动，来保证机器人完成行走的控制操作，从而保证控制机器人运行的可靠性以及安全性。

具体地，在确定外骨骼机器人在行走状态时，本实施例能够实时采集外骨骼机器人所有电机的工作状态，即电机当前的速度信息，进而当当所有电机停止转动后，即速度信息为零时。

进一步地，为了保证控制机器人运动的可靠性，本实施例通过采集外骨骼机器人的码盘的角度值，来判断所有电机已到达站立位置，即当角度值属于预设的站立角度值的范围值内，且行走计数器的行走步数大于零，可以理解为该外骨骼机器人完成行走模式的控制指令的行走操作，则可以向所有外部设备输出行走完成信号，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示以及控制，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

需要说明的是，本实施例在控制机器人进行行走模式的同时，会时刻判断是否接收到停止运动的相关控制指令；当收到停止运动的控制指令后，由于外骨骼机器人运动的特殊要求，需要把该步走完才能停下，而不是立即停止在当前状态，如迈步中，来保证停止状态时双脚平行落地，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性，所以本实施例通过在接收到停止运动的控制指令后，首先判断行走计数器中的行走步数是否大于零，即当行走步数大于零，则确定外骨骼机器人在行走状态，然后通过实时获取所有电机的工作状态，即电机的速度信息来判断四个电机是否已完全停止，即速度为零时，机器人的行走才真正结束，然后，本实施例释放命令锁，并向所有外部设备输出行走完成信号，同步至各个外部设备上显示，以使机器人能够继续接受新的控制指令，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

作为优选的技术方案中，参见图8，目标运动模式包括坐下模式，控制指令获取模块501包括：

坐下指令接收单元5012，用于接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令；

当前状态获取模块503包括：

工作状态第二采集单元5033，用于采集外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第二采集单元5034，用于采集外骨骼机器人的码盘的角度值；

坐下信号输出单元5035，用于若所有电机停止转动以及角度值符合预设的坐下角度值时，向所有外部设备输出坐下完成信号。

具体地，当机器人接收到外部设备发送的携带有坐下模式的控制指令后，本实施例启动时间计数器开始计时，以通过时间计数器统计的时间数据来判断确认收到了坐下的控制指令，与行走命令的停止进行区分；然后，本实施例还可以通过采集外骨骼机器人所有电机的工作状态，即通过四个电机的速度信息判断来机器人坐下完成状态，可以理解为当所有电机保持停止，即速度为零的状态时。

进一步地，为了保证机器人运行的可靠性，本实施例通过采集码盘的角度值来判断所有电机已到达坐下位置，即当角度值属于预设的坐下角度值的范围值内，且获取到的时间计数器中的时间数据也大于零，即可以理解为机器人完成了坐下的控制指令，然后本实施例解开命令锁，并向所有外部设备输出坐下完成信号，同步至各个外部设备上显示，以使机器人能够继续接受新的控制指令，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

需要说明的是，时间计数器是用于判断确认收到了坐下命令，与行走命令的停止进行区分。

作为优选的技术方案中，驱动操作模块5022包括：

基于电机驱动器驱动设置于外骨骼机器人各个关节的电机进行动力提供。

具体地，基于电机驱动器驱动设置于外骨骼机器人各个关节的电机进行动力提供具体可以是机器人采用四个电机作为动力，通过四个电机驱动器进行驱动，以完成对机器人的控制。

作为优选的技术方案中，外部设备为Pad、触控板、蓝牙拐杖中的任意一种或多种。

具体地，本实施例对外骨骼机器人进行控制的外部设备具体可以有三种外部设备，如Pad、触控板以及蓝牙拐杖，本实施例以通用情况举例，其余任一外部设备的控制方法与下列方法相类似：

当机器人接收到某一外部设备发送的运动模式的控制指令后，本实施例首先通过判断外骨骼机器人是否处于正在运动状态中，同时确认其他两个外部设备的命令锁是否开启，当确认当前机器人处于静止状态且没有任何外部设备在对其进行控制时，则该机器人可以接收该外部设备发送的运动模式的控制指令，并控制外骨骼机器人进行驱动操作，并将命令参数以及机器人的当前状态数据更新至并同步至所有外部设备中进行显示；进一步地，当机器人处于正在运动状态中，则本实施例通过判断是哪一个外部设备的命令锁已上锁，并向其他外部设备输出指令冲突信号，同时在其他外部设备的显示屏上提示用户某一设备已发送运动模式的控制指令，当前该控制指令被取消。

进一步地，同步状态：

对有显示功能需要的外部设备进行外骨骼机器人状态同步显示，设置同步参数位，包括各类步态参数即机器人运动状态参数，将所有状态参数发送给外部设备进行显示，以使外部设备能够进行控制指令及状态同步处理。

与现有的康复类外骨骼机器人控制设备相比，本发明应用于外骨骼机器人的控制方法及装置的优点在于：

1.本实施例通过基于预先配置运动模式及运动参数，当某一外部设备下向等待运动命令触发的机器人发出了运动模式的控制指令后，通过判断机器人的电机速度及位置情况，来确认其当前运动状态为运动中或停止，然后，通过机器人的运动状态变量标志位设置，来实现机器人状态在多个外部设备上的同步显示，以避免设备之间的控制操作冲突，从而保证控制机器人运动的安全性以及可靠性。

2.本实施例在使用的过程中，对外骨骼机器人采用电机作为动力，通过四个电机驱动器进行驱动，可将该控制方法应用于各种自动化控制系统，结构简单，安全可靠。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种应用于外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，所述外骨骼机器人预先配置有运动模式及与所述运动模式对应的运动参数，所述方法包括以下步骤：

接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

获取所述外骨骼机器人的原始状态数据，判断所述原始状态数据是否处于正在运动状态；

若所述原始状态数据处于正在运动状态，则向所述外部设备输出指令冲突信号；

若所述原始状态数据不处于正在运动状态，则基于所述目标运动模式对应的目标运动参数对所述外骨骼机器人进行驱动操作；

获取所述外骨骼机器人的当前状态数据；

向所有所述外部设备输出所述当前状态数据；

所述目标运动模式包括行走模式，所述接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

接收到所述外部设备发送的携带有所述行走模式的控制指令；

所述获取所述外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

基于行走计数器计算所述外骨骼机器人的行走步数；

判断所述行走步数是否大于零；

若所述行走步数大于零，则确定所述外骨骼机器人在行走状态；

当接收到的所述控制指令为非停止命令时，向所述外部设备输出指令冲突信号；

若所述行走步数等于零，则确定所述外骨骼机器人异常，向所述外部设备输出机器异常信号；

在所述确定所述外骨骼机器人在行走状态的步骤之后，所述方法还包括：

采集所述外骨骼机器人所有电机的工作状态；

采集所述外骨骼机器人的码盘的角度值；

当所有所述电机停止转动以及所述角度值符合预设的站立角度值时，向所有所述外部设备输出行走完成信号；

所述目标运动模式包括坐下模式，所述接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令的步骤包括：

接收到所述外部设备发送的携带有所述坐下模式的控制指令；

所述获取所述外骨骼机器人的当前状态数据的步骤，具体包括以下步骤：

采集所述外骨骼机器人所有电机的工作状态；

采集所述外骨骼机器人的码盘的角度值；

若所有所述电机停止转动以及所述角度值符合预设的坐下角度值时，向所有所述外部设备输出坐下完成信号。

2.根据权利要求1所述的应用于外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，所述目标运动模式对应的目标运动参数对所述外骨骼机器人进行驱动操作的步骤包括：

基于电机驱动器驱动设置于所述外骨骼机器人各个关节的所述电机进行动力提供。

3.根据权利要求1所述的应用于外骨骼机器人的控制方法，其特征在于，所述外部设备为Pad、触控板、蓝牙拐杖中的任意一种或多种。

4.一种应用于外骨骼机器人的控制装置，其特征在于，包括：

控制指令接收模块，用于接收到外部设备发送的携带有目标运动模式的控制指令；

原始状态获取模块，用于获取所述外骨骼机器人的原始状态数据，判断所述原始状态数据是否处于正在运动状态；

冲突指令输出模块，用于若所述原始状态数据处于正在运动状态，则向所述外部设备输出指令冲突信号；

驱动操作模块，用于若所述原始状态数据不处于正在运动状态，则基于所述目标运动模式对应的目标运动参数对所述外骨骼机器人进行驱动操作；

当前状态获取模块，用于获取所述外骨骼机器人的当前状态数据；

状态数据输出模块，用于向所有所述外部设备输出所述当前状态数据；

所述目标运动模式包括行走模式，所述控制指令获取模块包括：

行走指令接收单元，用于接收到所述外部设备发送的携带有所述行走模式的控制指令；

所述当前状态获取模块包括：

行走计数单元，用于基于行走计数器计算所述外骨骼机器人的行走步数；

行走判断单元，用于判断所述行走步数是否大于零；

冲突信号输出单元，用于当接收到的所述控制指令为非停止命令时，向所述外部设备输出指令冲突信号；

行走状态确定单元，用于若所述行走步数大于零，则确定所述外骨骼机器人在行走状态；

机器异常确定单元，用于若所述行走步数等于零，则确定所述外骨骼机器人异常，向所述外部设备输出机器异常信号；

所述装置还包括：

工作状态第一采集模块，用于采集所述外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第一采集模块，用于采集所述外骨骼机器人的码盘的角度值；

行走信号输出模块，用于当所有所述电机停止转动以及所述角度值符合预设的站立角度值时，向所有所述外部设备输出行走完成信号；

所述目标运动模式包括坐下模式，所述控制指令获取模块包括：

坐下指令接收单元，用于接收到所述外部设备发送的携带有所述坐下模式的控制指令；

所述当前状态获取模块包括：

工作状态第二采集单元，用于采集所述外骨骼机器人所有电机的工作状态；

角度值第二采集单元，用于采集所述外骨骼机器人的码盘的角度值；

坐下信号输出单元，用于若所有所述电机停止转动以及所述角度值符合预设的坐下角度值时，向所有所述外部设备输出坐下完成信号。