CN114952804A - 一种外骨骼一体化助力装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外骨骼一体化助力装置及方法，属于助力机器人控制领域。装置包括：腰部助力模块、上肢助力模块、主处理器、无线通信模块、惯性测量模块和手套模块；惯性测量模块用于采集人体背部、左下肢以及右下肢的传感数据；手套模块用于采集柔性绳的拉力；无线通信模块用于将采集到的传感数据和拉力传输至所述主处理器；主处理器用于对传感数据进行解算得到人体运动数据；主处理器还用于根据人体运动数据，并结合拉力判断人体运动意图，根据人体运动意图控制腰部助力模块和上肢助力模块；腰部助力模块用于为腰部提供助力；上肢助力模块用于为手臂提供助力。本发明的装置可以同时提供腰部和上肢的助理，提高了助力效率。

Description

一种外骨骼一体化助力装置及方法

技术领域

本发明涉及助力机器人控制领域，特别是涉及一种外骨骼一体化助力装置及方法。

背景技术

外骨骼机器人是一种新兴的复杂的机器人系统，可以为穿戴者提供助力。逐步开始在军用、民用、医疗等领域推广应用；在民用领域应用较多的场景就是货物转运，高负重的搬运，容易对人体造成损伤，同时降低搬运效率。外骨骼可以作为一种有效的解决方案，搬运者可以通过穿戴外骨骼，提高搬运效率，减少身体损伤。

目前，腰部外骨骼助力机器人可用于保护人体腰部，避免腰部肌肉损伤及腰间盘突出等症状，可用于腰部助力，辅助人体搬运腰部助力，但是单一的腰部助力存在助力效率低的问题。上肢助力外骨骼机器人，可通过控制器和驱动器控制手臂运动，实现搬抬托举，上肢外骨骼采用的是多关节刚性的结构，整体采用的是多电机控制。多关节刚性结构增加了控制难度，降低了人体与外骨骼的运动融合性，降低了助力效率，同时整体采用多电机和完全刚性的结构容易造成外骨骼整体质量偏重的情况。

因此，现有技术中单一的外骨骼助力装置存在助力效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种外骨骼一体化助力装置及方法，以解决现有技术中单一的外骨骼助力装置助力效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种外骨骼一体化助力装置，包括：腰部助力模块、上肢助力模块、主处理器、无线通信模块、惯性测量模块和手套模块；

所述腰部助力模块、所述上肢助力模块和所述无线通信模块均与所述主处理器连接；所述惯性测量模块和所述手套模块均与所述无线通信模块连接；所述手套模块通过柔性绳与所述上肢助力模块连接；

所述惯性测量模块用于采集人体背部、左下肢以及右下肢的传感数据；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述手套模块用于采集所述柔性绳的拉力；

所述无线通信模块用于将采集到的所述传感数据和所述拉力传输至所述主处理器；

所述主处理器用于对所述传感数据进行解算得到人体运动数据；所述主处理器还用于根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图，根据所述人体运动意图控制所述腰部助力模块和所述上肢助力模块；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰；

所述腰部助力模块用于为腰部提供助力；所述上肢助力模块用于为手臂提供助力。

可选地，所述腰部助力模块包括依次连接的第一电机驱动单元、第一电机和第一编码器以及依次连接的第二电机驱动单元、第二电机和第二编码器；

所述第一电机驱动单元、所述第二电机驱动单元、所述第一编码器和所述第二编码器均与所述主处理器连接。

可选地，还包括：第一连接板、第二连接板、第一绑带和第二绑带；所述第一连接板设置在左下肢的外侧；所述第二连接板设置在右下肢的外侧；所述第一绑带绑在所述左下肢；所述第二绑带绑在所述右下肢；

所述第一电机通过所述第一连接板与所述第一绑带连接；所述第二电机通过所述第二连接板与所述第二绑带连接。

可选地，所述上肢助力模块包括依次连接的第三电机驱动单元、第三电机和第三编码器；

所述第三电机驱动单元和所述第三编码器均与所述主处理器连接。

可选地，所述手套模块包括拉力传感器、无线通信单元、霍尔接近传感器、协处理器、稳压单元和锂电池；

所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器均与所述协处理器连接；所述锂电池与所述稳压单元连接；所述稳压单元分别与所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器和所述协处理器连接；

所述拉力传感器还通过所述柔性绳与所述第三电机连接；所述无线通信单元与所述无线通信模块连接。

可选地，所述上肢助力模块还包括卷筒；所述柔性绳通过所述卷筒与所述第三电机连接。

可选地，所述手套模块还包括一双手套；每只所述手套上均设置有所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器、所述协处理器、所述稳压单元和所述锂电池。

可选地，所述惯性测量模块包括第一惯性测量传感器、第二惯性测量传感器和第三惯性测量传感器；所述第一惯性测量传感器、所述第二惯性测量传感器和所述第三惯性测量传感器均与所述无线通信模块连接；

所述第一惯性测量传感器，设置于人体背部，用于采集人体背部的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述第二惯性测量传感器，设置于左下肢，用于采集左下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述第三惯性测量传感器，设置于右下肢，用于采集右下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

可选地，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块连接；所述电源模块用于为所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块供电。

一种外骨骼一体化助力方法，所述外骨骼一体化助力方法应用于上述的外骨骼一体化助力装置，方法包括：

获取人体背部、左下肢和右下肢的传感数据以及柔性绳的拉力；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

根据所述传感数据，计算人体运动数据；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度；

根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰；

根据所述人体运动意图控制腰部助力模块为腰部提供助力以及控制上肢助力模块为手臂提供助力。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的外骨骼一体化助力装置，同时具有腰部助力和上肢助力，能够在人体搬运过程中同时提供腰部和上肢的助力，整个过程中，手臂可以使用很小的力将要搬运的货物放置到指定的位置，腰部助力部分能够在人体由蹲到立的过程中实现大幅助力，实现了腰部上肢同时助力，提高了助力效率，整个系统控制精度高，稳定性可靠，助力效果突出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种外骨骼一体化助力装置结构图；

图2为本发明提供的一种外骨骼一体化助力装置的穿戴示意图；

图3为本发明提供的手套模块结构图；

图4为本发明提供的一种外骨骼一体化助力方法流程图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种外骨骼一体化助力装置及方法，以解决现有技术中单一的外骨骼助力装置助力效率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的一种外骨骼一体化助力装置结构图，如图1所示，一种外骨骼一体化助力装置包括：腰部助力模块、上肢助力模块、主处理器、无线通信模块、惯性测量模块和手套模块。在实际应用中，主处理器采用的stm32f407系列芯片。

所述腰部助力模块、所述上肢助力模块和所述无线通信模块均与所述主处理器连接；所述惯性测量模块和所述手套模块均与所述无线通信模块连接；所述手套模块通过柔性绳与所述上肢助力模块连接。

所述腰部助力模块用于为腰部提供助力；所述上肢助力模块用于为手臂提供助力。在实际应用中，外骨骼一体化助力装置主要有腰部助力部分(腰部助力模块)和上肢助力部分(上肢助力模块)组成，整个助力装置通过穿戴部分，将其绑缚在人体上，并使整个助力装置保持在人体合适的部分，图2为本发明提供的一种外骨骼一体化助力装置的穿戴示意图，如图2所示，其中腰部助力部分要保持在腰部左右两侧，上肢助力部分保持在人体背部。

作为一种可选的实施方式，所述腰部助力模块包括依次连接的第一电机驱动单元、第一电机和第一编码器以及依次连接的第二电机驱动单元、第二电机和第二编码器。

所述第一电机驱动单元、所述第二电机驱动单元、所述第一编码器和所述第二编码器均与所述主处理器连接。

作为一种可选的实施方式，还包括：第一连接板、第二连接板、第一绑带和第二绑带；所述第一连接板设置在左下肢的外侧；所述第二连接板设置在右下肢的外侧；所述第一绑带绑在所述左下肢；所述第二绑带绑在所述右下肢。

所述第一电机通过所述第一连接板与所述第一绑带连接；所述第二电机通过所述第二连接板与所述第二绑带连接。

在实际应用中，腰部助力模块包含两个直流伺服电机(第一电机和第二电机)作为主要驱动来源，带动一端与人体腿部连接的连接板(第一连接板和第二连接板)，连接板的另一端固定在直流伺服电机上，通过两个电机驱动单元(第一电机驱动单元和第二电机驱动单元)分别驱动两个直流伺服电机转动，电机转动角度通过编码器(第一编码器和第二编码器)进行监测与控制。编码器可以是直流伺服电机自身的。

作为一种可选的实施方式，所述上肢助力模块包括依次连接的第三电机驱动单元、第三电机和第三编码器。

所述第三电机驱动单元和所述第三编码器均与所述主处理器连接。

作为一种可选的实施方式，所述上肢助力模块还包括卷筒；所述柔性绳通过所述卷筒与所述第三电机连接。

在实际应用中，上肢助力部分通过一个直流伺服电机(第三电机)驱动，第三电机连接卷筒，卷筒转动带动柔性绳进行运动，柔性绳的一端与卷筒固定连接，柔性绳的另一端与手套固定连接，通过控制柔性绳的运动，实现在人体搬运时助力。

所述手套模块用于采集所述柔性绳的拉力。

作为一种可选的实施方式，所述手套模块包括拉力传感器、无线通信单元、霍尔接近传感器、协处理器、稳压单元和锂电池，如图3所示。

所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器均与所述协处理器连接；所述锂电池与所述稳压单元连接；所述稳压单元分别与所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器和所述协处理器连接。

所述拉力传感器还通过所述柔性绳与所述第三电机连接；所述无线通信单元与所述无线通信模块连接。

作为一种可选的实施方式，所述手套模块还包括一双手套；每只所述手套上均设置有所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器、所述协处理器、所述稳压单元和所述锂电池。在实际应用中，协处理器采用的stm32f405系列芯片，无线通信单元采用的是HC-05-USB模块，采用的是CSR公司BlueCore4系列芯片。

在实际应用中，可增加辅助控制信息，在手臂部分安装有线开关，提高控制可靠性。

所述惯性测量模块用于采集人体背部、左下肢以及右下肢的传感数据；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

作为一种可选的实施方式，所述惯性测量模块包括第一惯性测量传感器、第二惯性测量传感器和第三惯性测量传感器；所述第一惯性测量传感器、所述第二惯性测量传感器和所述第三惯性测量传感器均与所述无线通信模块连接。

所述第一惯性测量传感器，设置于人体背部，用于采集人体背部的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

所述第二惯性测量传感器，设置于左下肢，用于采集左下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

所述第三惯性测量传感器，设置于右下肢，用于采集右下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

在实际应用中，人体姿态与运动意图的获取，也可以采用肌电信号来获取，融合传感器信息实现人体意图的识别。

所述无线通信模块用于将采集到的所述传感数据和所述拉力传输至所述主处理器。在实际应用中，无线通信模块，采用的是HC-05-USB模块，采用的是CSR公司BlueCore4系列芯片。无线通信模块可以更改为CAN/RS232等有线通信方式。

所述主处理器用于对所述传感数据进行解算得到人体运动数据；所述主处理器还用于根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图，根据所述人体运动意图控制所述腰部助力模块和所述上肢助力模块；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰。

作为一种可选的实施方式，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块连接；所述电源模块用于为所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块供电。

在实际应用中，通过惯性测量模块获取人体运动状态，结合拉力传感器获取的数据判断人体运动意图。将数据通过无线通信模块传输至高性能处理器(主处理器)，处理数据后通过电机驱动单元驱动电机运动，整个过程中电源模块为整个装置提供电源。

图4为本发明提供的一种外骨骼一体化助力方法流程图，如图4所示，一种外骨骼一体化助力方法，所述外骨骼一体化助力方法应用于上述的外骨骼一体化助力装置，方法包括：

步骤401：获取人体背部、左下肢和右下肢的传感数据以及柔性绳的拉力；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

步骤402：根据所述传感数据，计算人体运动数据；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度。

步骤403：根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰。

步骤404：根据所述人体运动意图控制腰部助力模块为腰部提供助力以及控制上肢助力模块为手臂提供助力。

外骨骼一体化助力装置的控制策略(外骨骼一体化助力方法)如下：

初始时，人体处于站立状态，腰部助力部分开启后处于待机状态；上肢助力部分通过拉力传感器检测柔性绳上的拉力，并将拉力数据通过无线通信模块发送给主处理器，主处理器处理后向第三电机发出驱动信号，第三电机通过第三编码器记录初始位置并且开始转动，待转动到穿戴者认为合适的绳长时，稍加施力，检测到第三电机电流突然增大，主处理器发送停止命令到第三电机驱动单元，第三电机停止转动，并通过无线通信模块将第三编码器记录的数据传输到主处理器上，作为初始位置，以此作为控制电机的初始数据。此时三个惯性测量传感器和拉力传感器通过无线通信模块完成与主处理器的连接，等待搬运者运动。

抬升重物时，三个IMU传感器(惯性测量传感器)分别在背部1个，人体下肢两侧各1个，分别对三轴加速度、三轴角速度以及三轴磁场数据进行采样，将采样完成的数据通过无线传输模块传输到主处理器中，并实时对数据进行处理。通过人体的运动姿态、加速度和角速度解算出人体运动数据，完成对人体意图的判别。在穿戴者工作时，通过解算的人体运动数据，同时结合拉力传感器数据，准确完成穿戴者的运动识别。

例如：针对下蹲弯腰意图的判别；通过背部IMU传感器和下肢的IMU传感器以200Hz的速率对人体的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场数据进行采样，通过四元数法对人体运动姿态进行解算，测量得到人体前倾的角度与角速度，通过角度的增大或者减小，角速度的正负判断人体是前倾还是后倾，前倾的快还是慢。中国发明专利号为CN201610405814.2中公布了一种基于四元数和卡尔曼滤波的人体运动姿态解算方法，可以根据采集到的姿态数据对人体姿态检测系统进行初始对准，求得初始的姿态角即俯仰角、翻滚角和航向角，将初始姿态角转化为初始四元数，根据四元数微分方程进行系统建模。将初始的四元数作为测量输入，采用卡尔曼滤波算法对姿态数据进行数据融合，输出更新后的四元数估计值，再将估计值经归一化处理输出最终的姿态信息，最终解算出人体运动数据。

通过结合人体运动数据和拉力传感器数据，如拉力基本不变，同时人体前倾角度数据增大，则判断为人体弯腰，如果拉力传感器数据变大，同时人体前倾角度变小，则判断为人体起身，在不同的人体运动意图下，主处理器向各个电机发出指令，电机转动方向不同，配合人体不同运动。

拉力传感器位于上肢部分，穿戴者通过拉力传感器连接的手套搬运重物时，通过拉力传感器实时传输拉力数据至协处理器中，使用卡尔曼滤波对拉力进行处理。检测到拉力突变时，向主处理器发送转动信息，第三电机开始转动，向重物提供拉力，人体双手仅负责重物的移动方向与夹持作用。完成了重物在抬升时上肢的助力，同时人体在抬升重物时，人体完成由蹲到站立的过程，与第三电机实现同步的控制，驱动第一电机和第二电机向下肢提供助力，减小下肢的负重，由蹲到站立的过程更轻松。

在完成重物的抬升后，柔性绳长度到达指定的位置，该指定位置是柔性绳的初始位置，穿戴者属于站立状态，主处理器向第三电机发送停止转动信号，此时重物属于保持一定高度状态；第一电机和第二电机解除工作状态，处于待机检测状态；等待下一个由起到蹲下的姿态开始。由于第一电机和第二电机处于待机状态，下肢可以正常自由运动。穿戴者接下来需要将重物放置到指定的位置，通过IMU传感器检测到人体弯腰意图，同时拉力传感器检测到的拉力突变时，此时开始放置物体，主处理器向第三电机发送控制信号，第三电机与抬升时转动方向相反，将重物放下后，与拉力传感器相连的手套不在负重，拉力传感器数据基本为零，第三电机停止转动。

在完成了货物的卸载后，卸载之后人体由下蹲状态回到站立姿态，在此过程中第三电机虽没有负重，同样会根据IMU传感器检测的姿态进行回收柔性绳到初始位置，同时腰部助力模块会根据由下蹲状态回到站立状态提供助力，重复上述搬运状态，整个搬运过程完成，若继续搬运，则重复搬运工作即可。如果停止工作，则手握住手套模块的上侧，协处理器通过霍尔接近传感器检测到手部握持，向主处理器发出信号，停止对第三电机的控制，避免误操作引起第三电机的转动，此时开启无线充电装置(电源模块)进行充电。

本发明能够在人体搬运过程中同时提供腰部和上肢的助力，整个过程中，手臂可以使用很小的力将要搬运的货物放置到指定的位置，腰部助力部分能够在人体由蹲到站立的过程中实现大幅助力，提高了助力效率，有效保证人体在搬运过程中腰部的安全，整个装置控制精度高，稳定性可靠，助力效果突出等优势。

本发明的外骨骼一体化助理装置及方法具有以下技术效果：

1、现有腰部外骨骼都仅为单一的腰部主动助力，上肢外骨骼多为单一的上肢主动助力，或采用弹性元件的助力，助力方式单一，本发明中采用的是用腰部与上肢结合的一体化主动助力方式，同时上肢采用柔性绳的助力方式，使用过程中能够实现对上肢和腰部的同时助力，整体结构简单、穿戴方便，助力效果好。

2、现有上肢助力外骨骼一般多是采用多关节刚性结构的方式，实现助力，控制精度低，难度大，本发明中，采用柔性绳的传动方式，降低关节与人体的耦合度，提高人体上肢活动范围，提高控制精度，降低控制难度，大大提高了控制的稳定性。

3、现有的上肢外骨骼多为随动，人体运动短暂延后，外骨骼助力机器人开始助力，本发明中采用的是采用多种传感器融合的方式，预测人体运动，来达到人体与外骨骼同步运动的效果。

4、模块化装配的方式，上肢助力部分和下肢助力部分，单独装配，共同协作的方式，便于后期维护，同时可以便于在后期增加支撑部分，可用于负重传递到大地中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种外骨骼一体化助力装置，其特征在于，包括：腰部助力模块、上肢助力模块、主处理器、无线通信模块、惯性测量模块和手套模块；

所述腰部助力模块、所述上肢助力模块和所述无线通信模块均与所述主处理器连接；所述惯性测量模块和所述手套模块均与所述无线通信模块连接；所述手套模块通过柔性绳与所述上肢助力模块连接；

所述惯性测量模块用于采集人体背部、左下肢以及右下肢的传感数据；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述手套模块用于采集所述柔性绳的拉力；

所述无线通信模块用于将采集到的所述传感数据和所述拉力传输至所述主处理器；

所述主处理器用于对所述传感数据进行解算得到人体运动数据；所述主处理器还用于根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图，根据所述人体运动意图控制所述腰部助力模块和所述上肢助力模块；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰；

所述腰部助力模块用于为腰部提供助力；所述上肢助力模块用于为手臂提供助力。

2.根据权利要求1所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述腰部助力模块包括依次连接的第一电机驱动单元、第一电机和第一编码器以及依次连接的第二电机驱动单元、第二电机和第二编码器；

所述第一电机驱动单元、所述第二电机驱动单元、所述第一编码器和所述第二编码器均与所述主处理器连接。

3.根据权利要求2所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，还包括：第一连接板、第二连接板、第一绑带和第二绑带；所述第一连接板设置在左下肢的外侧；所述第二连接板设置在右下肢的外侧；所述第一绑带绑在所述左下肢；所述第二绑带绑在所述右下肢；

所述第一电机通过所述第一连接板与所述第一绑带连接；所述第二电机通过所述第二连接板与所述第二绑带连接。

4.根据权利要求1所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述上肢助力模块包括依次连接的第三电机驱动单元、第三电机和第三编码器；

所述第三电机驱动单元和所述第三编码器均与所述主处理器连接。

5.根据权利要求4所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述手套模块包括拉力传感器、无线通信单元、霍尔接近传感器、协处理器、稳压单元和锂电池；

所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器均与所述协处理器连接；所述锂电池与所述稳压单元连接；所述稳压单元分别与所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器和所述协处理器连接；

所述拉力传感器还通过所述柔性绳与所述第三电机连接；所述无线通信单元与所述无线通信模块连接。

6.根据权利要求5所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述上肢助力模块还包括卷筒；所述柔性绳通过所述卷筒与所述第三电机连接。

7.根据权利要求6所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述手套模块还包括一双手套；每只所述手套上均设置有所述拉力传感器、所述无线通信单元、所述霍尔接近传感器、所述协处理器、所述稳压单元和所述锂电池。

8.根据权利要求1所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，所述惯性测量模块包括第一惯性测量传感器、第二惯性测量传感器和第三惯性测量传感器；所述第一惯性测量传感器、所述第二惯性测量传感器和所述第三惯性测量传感器均与所述无线通信模块连接；

所述第一惯性测量传感器，设置于人体背部，用于采集人体背部的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述第二惯性测量传感器，设置于左下肢，用于采集左下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

所述第三惯性测量传感器，设置于右下肢，用于采集右下肢的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场。

9.根据权利要求1所述的外骨骼一体化助力装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块连接；所述电源模块用于为所述腰部助力模块、所述上肢助力模块、所述主处理器、所述无线通信模块、所述惯性测量模块和所述手套模块供电。

10.一种外骨骼一体化助力方法，其特征在于，所述外骨骼一体化助力方法应用于权利要求1-9任一项所述的外骨骼一体化助力装置，方法包括：

获取人体背部、左下肢和右下肢的传感数据以及柔性绳的拉力；所述传感数据包括三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场；

根据所述传感数据，计算人体运动数据；所述人体运动数据包括人体前倾的角度和角速度；

根据所述人体运动数据，并结合所述拉力判断人体运动意图；所述人体运动意图包括下蹲、起立、弯腰和直腰；

根据所述人体运动意图控制腰部助力模块为腰部提供助力以及控制上肢助力模块为手臂提供助力。

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