CN116968084B - 一种外骨骼绑缚装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种外骨骼绑缚装置，包括：变刚度绑缚带，用于绑缚佩戴主体的外骨骼部位；光波导弯曲传感模块，设置于所述变刚度绑缚带；所述光波导弯曲传感模块，用于根据所述变刚度绑缚带绑缚时产生的光强变化信号输出相应的检测电信号；计算模块，用于基于所述检测电信号和所述外骨骼部位的参数，计算得到所述佩戴主体的质心坐标和转动惯量。本公开中，利用光波导弯曲传感模块与变刚度绑带的同步形变，可以检测外骨骼部位的电信号，并基于检测电信号和外骨骼部位的参数计算用户的质心坐标和/或转动惯量，从而为动力学模型的迭代优化提供了数据支持，以提高外骨骼的动力学模型的精确性和控制效率。

Description

一种外骨骼绑缚装置

技术领域

本公开的实施例属于外骨骼绑缚技术领域，具体涉及一种外骨骼绑缚装置。

背景技术

外骨骼装置在康复医学和辅助设备领域已广泛应用，它们通过辅助人体运动来帮助患者恢复运动功能或增强人体工作能力。

然而，现有的外骨骼装置在动作过程中以及更换使用者或使用者衣着、体态发生改变时不能及时得到准确的质心矢量和转动惯量矩阵信息，导致外骨骼动力学模型的精确性和实时性不足，不能实现一机多人或一人多态控制。因此，在传统绑缚所装配到的有源外骨骼装置当中，需要通过三维建模软件导出人体的质心矢量和转动惯量矩阵数据然后再导入到外骨骼控制算法当中之后，外骨骼装置才能正常使用。

如何解决上述问题成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种外骨骼绑缚装置。

本公开的实施例的第一个方面，提供一种外骨骼绑缚装置，包括：

变刚度绑缚带，用于绑缚佩戴主体的外骨骼部位；

光波导弯曲传感模块，设置于所述变刚度绑缚带；所述光波导弯曲传感模块，用于根据所述变刚度绑缚带绑缚时产生的光强变化信号输出相应的检测电信号；

计算模块，用于基于所述检测电信号和所述外骨骼部位的参数，计算得到所述佩戴主体的质心坐标和转动惯量。

可选的，所述计算模块，具体还用于：

基于所述检测电信号和预设的标准电信号与标准半径之间的对应关系，计算得到所述检测电信号对应的检测半径；

根据所述检测半径、所述外骨骼部位的肌肉密度和外骨骼长度，计算得到所述佩戴主体的所述质心坐标和所述转动惯量。

可选的，所述光波导弯曲传感模块包括光源组件、光波导和光强接收装置；

所述光源组件和所述光强接收装置均设置于所述变刚度绑腹带；所述光波导固接于所述变刚度绑腹带，且所述光波导一端与所述光源组件连接，另一端与所述光强接收装置连接；

其中，所述电信号包括电压；绑缚过程中，所述光强接收装置接收所述光波导内传播的光并测量光强变化信号，以获取外骨骼部位的电压值。

可选的，所述光源组件包括固定座和光源；所述光源包括红色光源；

所述固定座固定于所述变刚度绑腹带；所述光源设于所述固定座内；

其中，所述光波导一端连接于所述固定座，并与所述光源的位置相对应；所述光源用于传播所述光源的光。

可选的，所述光强接收装置包括安装座和光探测件；

所述安装座固定于所述变刚度绑腹带；所述光探测件设于所述安装座内；

其中，所述光波导另一端连接于所述安装座，并与所述光探测件的位置相对应；所述光探测件用于测量所述光波导内的光强变化信号，以获取外骨骼部位的电压值。

可选的，所述光波导包括套管和设置于所述套管内的弹性体芯；所述套管一端与所述光源组件连接，另一端与所述光强接收装置连接。

可选的，所述光波导弯曲传感模块还包括限位件，所述限位件固定于所述光源组件和所述光强接收装置之间；其中，绑缚过程中，所述限位件与所述光波导抵接，以防止光波导向非测量方向弯曲。

可选的，标准电信号与模拟圆柱式外骨骼部位标准半径之间的关系满足如下条件式：y=a+bx，式中，x为半径，y为电压值，其中，a为截距，b为斜率，且a的取值范围为3547.11296 ± 3.8242，b的取值范围为-37.43363 ± 0.87293。

可选的，利用如下公式计算质心坐标：

式1，

；

式1中，质心的坐标为CM,其中 (x, y, z) 表示质心在三维笛卡尔坐标系中的坐标，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，模拟圆柱式外骨骼部位的底面呈圆形，在水平方向上质心于圆心，即坐标 x 和坐标 y 的坐标值为半径r，在垂直方向上，质心位于模拟圆柱式外骨骼部位的中点，即坐标z 的坐标值为高度h的一半。

可选的，利用如下公式计算转动惯量：

式2，

；

式3，

；

式4

；

其中，m为是模拟圆柱式外骨骼部位的质量，r为外骨骼部位半径r，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，是模拟圆柱式外骨骼部位平行于轴的转动惯量，/>是模拟圆柱式外骨骼部位垂直于轴的转动惯量，/>为模拟圆柱式外骨骼部位的转动惯量。

本公开的实施例的有益效果，包括：本公开中，利用可弯曲传感模块与变刚度绑带的同步形变，可以检测外骨骼部位的电压值，并计算用户的质心坐标和/或转动惯量，并根据质心坐标和/或转动惯量对动力学模型进行迭代优化，从而提高了外骨骼的动力学模型的精确性和控制效率。

附图说明

图1为本公开的一实施例的一种外骨骼绑缚装置的结构示意图；

图2为图1的外骨骼绑缚装置的A处结构剖面的放大示意图；

图3为本公开的另一实施例的一种光波导弯曲传感模块的结构示意图；

图4为本公开的另一实施例的光波导弯曲传感模块所测得电压值与半径与误差棒关系；

图5为本公开的另一实施例的光波导弯曲传感模块所测得半径与模拟圆柱式外骨骼部位质心矢量的关系；

图6为本公开的另一实施例的光波导弯曲传感模块所测得半径与模拟圆柱式外骨骼部位转动惯量的关系；

图7为本公开的另一实施例的光波导弯曲传感模块所测得半径与光波导弯曲度数的关系。

图中，10、变刚度绑缚带；20、光波导弯曲传感模块；30、数据传输模块；40、导线；21、光源组件；22、光波导；23、光强接收装置；24、限位件；211、固定座；231、安装座。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

如图1-3所示，一种外骨骼绑缚装置，包括变刚度绑缚带10、光波导弯曲传感模块20和计算模块。变刚度绑缚带10用于绑缚佩戴主体的外骨骼部位进行绑缚；光波导弯曲传感模块20设置于变刚度绑缚带10；变刚度绑缚带10进行绑缚时，光波导弯曲传感模块20与变刚度绑缚带10同步形变，并根据变刚度绑缚带10绑缚时产生的光强变化信号输出相应的检测电信号；计算模块用于基于检测电信号和外骨骼部位的参数，计算得到佩戴主体的质心坐标和转动惯量。

本公开中，利用光波导弯曲传感模块20与变刚度绑带的同步形变，可以检测外骨骼部位的电信号，并基于检测电信号和外骨骼部位的参数计算用户的质心坐标和/或转动惯量，从而为动力学模型的迭代优化提供了数据支持，以提高外骨骼的动力学模型的精确性和控制效率。

变刚度绑缚带10包括密封壳体11以及设置在密封壳体内的可调弯曲模量的结构化织物12，密封壳体与控制模块可转动连接。其中，在绑缚的过程中，控制模块能够根据密封壳体受到的压力改变其内部气压，以使得结构化织物在软状态和硬状态之间进行切换。

具体地，将外骨骼绑缚装置穿戴至使用者，由控制模块监测变刚度绑缚带10所受压力大小，即由控制模块监测变刚度绑缚带10的密封壳体所受的压力大小。当控制模块监测到密封壳体所受压力小于预设压力值时，控制模块控制密封壳体进行转动并逐渐与骨骼相贴合以绑缚骨骼。在密封壳体内设置有可调弯曲模量的结构化织物，结构化织物在密封壳体内的弯曲模量及整体填充率能够进行改变。当密封壳体所受压力超出预设压力值时，控制模块控制密封壳体与骨骼已贴合，此时控制模块对密封壳体的内部气压进行控制直至密封壳体的内部气压符合预设气压值，在此期间结构化织物由软状态逐渐变化为硬状态。需要说明的是，密封壳体可以采用可变刚度的密封袋，也可以采用具有柔性的材料密封制备形成。

可调弯曲模量的结构化织物包括层叠设置且互锁相连的离散颗粒，每个所述离散颗粒均为镂空的三维结构。进一步，作为一个示例，采用层叠设置且互锁相连的镂空八面体三维结构的离散颗粒组成结构化织物，结构织物可以自由弯曲并贴合在弯曲的物体上。由离散颗粒组成的结构化织物在密封壳体内部气压变化的过程中可以发生力学性质的变化，力学性质的变化使互锁的离散颗粒能够在柔性与刚性之间进行可逆切换。可以使外骨骼绑缚装置在保留稳定性的性能、绑缚硬度和强度的同时，还能快速定制适应使用者的外骨骼绑缚装置，且增大与人体之间的接触面积，使接触面受力均匀，提高使用者舒适度及装置稳定性，在实现骨骼绑缚对一机多人或一人多态的快速定制有重要意义。

进一步地，结构化织物的离散颗粒与密封壳体相接触的位置设置有圆形底盘。圆形底盘的设置可以使结构化织物与密封壳体贴合的面积更广泛，从而令密封壳体与使用者之间的接触面增大且能够均匀受力，提高使用者舒适度。需要说明的是，离散颗粒可以是使用ABS材料和玻璃纤维制成的3D打印颗粒。

本公开中，绑缚装置包括两个变刚度绑缚带10和连接件构成，连接件设于控制模块和变刚度绑腹带之间。

可知的是，由于材料限制，传统绑缚带不具备快速定制定型功能，若是基于只有柔软状态下的绑缚，传感模块所测量值一直会处于变化当中，无法得到精确值，而一直处于刚性状态下的绑缚带无法测量。本公开的变刚度绑缚带10置是一种可以通过对其装有由两层互锁的颗粒的密封袋（密封壳体）进行抽气以达到使初始状态的绑缚由柔性材料转化为刚性材料,变刚度绑缚结构织物的基本组成部分是离散的颗粒，在干扰的作用下会发生机械性能的变化，可以可逆的在软状态和硬状态之间快速、稳定的切换，具有可调的机械性能，其有高舒适度和高稳定性的特点，基于此结构光波导弯曲传感模块20可以得到高精度的测量值。

一些实施例中，计算模块，具体还用于：基于检测电信号和预设的标准电信号与标准半径之间的对应关系，计算得到所述检测电信号对应的检测半径；根据所述检测半径、外骨骼部位的肌肉密度和外骨骼长度，计算得到所述佩戴主体的所述质心坐标和所述转动惯量。

一些实施例中，电信号包括电压。

进一步，标准电信号与模拟圆柱式外骨骼部位标准半径之间的关系满足如下条件式：y=a+bx，式中，x为半径，y为电压值，其中，a为截距，b为斜率，且a的取值范围为3547.11296 ± 3.8242，b的取值范围为-37.43363 ± 0.87293。

进一步，外骨骼部位的肌肉密度和外骨骼长度可以计算外骨骼部位的质量。

一些实施例中，外骨骼绑缚装置具有数据传输模块30，数据传输模块30设置于变刚度绑腹带上；其中，数据传输模块30与光波导弯曲传感模块20电连接，用于将光波导弯曲传感模块20检测的电信号传送给计算模块。电信号包括电压值。光波导弯曲传感模块20包括光波导弯曲传感模器。

一些实施例中，光波导弯曲传感模块20包括光波导弯曲传感模块，其安装在变刚度绑缚带10上，用于测量人体四肢（佩戴主体的外骨骼部位）的弧度和电压值变化。

本公开中，光波导弯曲传感器具有良好的抗电磁干扰能力，如果使用光波导传感器，则不需要为其设置额外的抗干扰结构，比传统的传感器，本公开的光波导弯曲传感模块利用光信号在高折射率聚氨酯弹性体芯中的传输来完成测量和检测，通过光的反射、折射以及干涉等原理进行信号传输，光信号的传输几乎不会受到外部磁场的影响。另外，采用高折射率聚氨酯弹性体芯，该体芯无电气元件且用聚氨酯材料制成，具有良好的防水性能，不受人体汗液影响，防水防潮。

一些实施例中，光波导弯曲传感模块包括光源组件21、光波导22和光强接收装置23；光源组件21和光强接收装置23均设置于变刚度绑腹带；光波导22固接于变刚度绑腹带，且光波导22一端与光源组件21连接，另一端与光强接收装置23连接；

其中，绑缚过程中，光强接收装置23接收光波导22内传播的光并测量光强变化，以获取外骨骼部位的电压值。

进一步，光波导22包括套管和设置于套管内的弹性体芯；套管一端与光源组件21连接，另一端与光强接收装置23连接。可选的，弹性体芯的材质包括高折射率聚氨酯。

进一步，光波导弯曲传感模块利用全内反射原理测量外骨骼部位的电压值。其中，光波导22由两种折射率不同的柔性透光材料制成的体芯和套管，体芯的材质包括TPV（Thermoplastic Vulcanizate 热塑性硫化橡胶），其折射率为n1；套管的材质包括PET（polyethylene terephthalate 聚对苯二甲酸乙二酯），其折射率为n2；其中，n2>n1。

具体的，当光从折射率较低的（n1）的介质进入折射率较高的（n2）的介质时，如果入射角1大于某一临界角2，折射后的光将会消失，所有入射光反射而不进入折射率较高的介质。定义光波导弯曲传感模块无变形时信号调制电路的电压为V0，光波导弯曲传感模块发生形变时信号调制电路的电压为V，信号损耗比为c=V/V0。信号调制电路的电压随着光强的减小而增大，从而可得光波导22的曲率越大，信号损耗比c越大。

当光波导22处于弯曲、拉伸时，一些通过光波导22材料的光将丢失，可以通过检测光波导22中光强的变化来反映变形（弧度）的大小。

一些实施例中，光源组件21包括固定座211和光源；光源包括红色光源；固定座211固定于变刚度绑腹带；光源设于固定座211内；其中，光波导22一端连接于固定座211，并与光源的位置相对应；光源用于传播光源的光。进一步，光源包括红色LED光源。

由于光波导22材料对短波红外线具有较高的透光率，故选取红色LED作为光源。在未变形状态下，光波导22一端的光源（LED）发出红光，在传输过程中，光损失很少，光敏二极管感知另一端未丢失的光。选用红色光源是因为其在聚酯材料中较白光更易损失，但不会损失太多导致弯曲时光强骤减。

一些实施例中，光源具有15°-30°透镜，透镜用于光源发出的光进行聚焦。

高度度数的LED灯通常具有较大的发散角度，通常会使光线在较短距离内更为均匀地散开，照明范围较大但照明强度相对较弱。而利用15°-30°透镜对LED进行聚焦，使LED灯聚光效果更好，可以将光线更为集中。

一些实施例中，光源为15°透镜的红色LED。其具有较佳的照明强度和光线照射范围，可以更加准确的测量弧度和电压值。

一些实施例中，光强接收装置23包括安装座231和光探测件；

安装座231固定于变刚度绑腹带；光探测件设于安装座231内；

其中，光波导22另一端连接于安装座231，并与光探测件的位置相对应；光探测件用于测量光波导22内的光强变化，以获取外骨骼部位的电压值。光探测件包括光敏二极管。

一些实施例中，光波导弯曲传感模块还包括限位件24，限位件24固定于光源组件21和光强接收装置23之间；其中，绑缚过程中，限位件24与光波导22抵接，以防止光波导22向非测量方向弯曲。

一些实施例中，限位件24包括钢丝绳。光波导22受到弯曲、压紧、拉伸等会对信号产生影响，但由于光波导22外部的钢丝不可拉伸，所以传感器的拉伸变形受到约束，传感器的压力也受到部分约束。

一些实施例中，光源包括带15度透镜的红色led，光线波长620-625nm，选用红光是因为其在聚酯材料中较白光更易损失，但不会损失太多导致弯曲时光强骤减。光敏二极管可以过滤红外，阻止不可见光的干扰，具体选用PD550A5F型号的光敏二极管，其具有敏感度高。限位件24包括316不锈钢钢丝绳，其用于限制光波导22材料的拉伸，让光波导22材料专注于测量弯曲。其中，光波导22材料弯曲后会造成光强损失，光敏二极管测量材料末端光强变化，根据光强变化来获取压力值或弧度。本公开的光波导弯曲传感模块较传统应变片弯曲传感器，相同长度下，成本只有1/10，极大地降低了制作成本。

本公开提供的一个具体实例中，如图1所示，一种外骨骼绑缚装置，其包括光波导弯曲传感模块和数据传输模块30通过EVA天然树脂连接固定在绑缚装置的变刚度绑腹带上，光波导弯曲传感模块通过导线40与数据传输模块30连接，接头为XH2.54 4P端子。其中，数据传输模块30由EVA天然树脂将绑缚带的密封袋（密封壳体）与数据传输模块30的PCB板固定连接。光波导22两端的光源组件21和光强接收装置23分别与绑缚带侧边通过透光性优秀的UV胶紧贴，使限位件24（钢丝绳）和光波导22与绑缚带侧边平行，光波导22贴在绑缚带侧面是为了利用硬化后的绑缚带提供一个稳定的测量环境，防止光波导22向非测量方向（除向内弯曲的一切方向）弯曲。

EVA天然树脂使用时挤出温度为105度，等待粘合时间15秒。之所以采取以EVA天然树脂的方式将上述部件连接，利用EVA天然树脂将光源组件21和光强接收装置23分别与绑缚装置的密封袋（密封壳体）连接，可以保证连接的效果最佳，另外数据传输模块30与变刚度绑缚带10通过EVA天然树脂连接，也能使结构最稳定。

光波导弯曲传感模块包括钢丝绳和光波导22，钢丝绳和光波导22分别通过UV胶与光源组件21和光强接收装置23固定连接，其中，钢丝绳和光波导22相互紧贴，钢丝绳的材质包括316不锈钢。

光源组件21包括固定座211和光源；利用熔融沉积成型技术打印出的ABS混合玻璃纤维材质形成固定座211，其中，15度透镜的红色led设于固定座211内，并通过UV胶组合制成。光强接收装置23包括安装座231和光探测件；利用3D打印技术打印出的ABS混合玻璃纤维材质的安装座231，光敏二极管光探测器通过UV胶连接于安装座231内。

本公开中，采取UV胶连接上述各部件，是因为UV胶能够很好地满足光波导22内部的高折射率聚氨酯弹性体芯与光源和光敏二极管之间的连接需要完全的透光的条件，以让光在光波导22内部传递。

一些实施例中，标准电信号与模拟圆柱式外骨骼部位标准半径之间的关系满足如下条件式：y=a+bx，式中，x为半径，y为电压值，其中，a为截距，b为斜率，且a的取值范围为3547.11296 ± 3.8242，b的取值范围为-37.43363 ± 0.87293。

参考图4，一些实施例中，可弯曲传感模块检测的电压值与模拟圆柱式外骨骼部位半径之间的关系满足如下条件式：y=3547+(-37.43)x，a为2547，b为-37.43。其中，计算模块根据检测的电压值该条件式计算半径x。

一些实施例中，半径、圆心角度数和弧长之间的关系满足如下条件式：

L=n*r/180，式中，L为弧长，n为圆心角度数，r为半径。其中，弧长为光波导的长度，计算模块根据该条件式计算圆心角度数n。

参考图5，一些实施例中，利用如下公式计算质心坐标：

式1，

；

式1中，质心坐标为CM,其中 (x, y, z) 表示质心在三维笛卡尔坐标系中的坐标，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，由于模拟圆柱式外骨骼部位的底面是圆形，所以在水平方向上质心于圆心，即坐标 x 和坐标 y 的坐标值为半径r，在垂直方向上，质心位于模拟圆柱式外骨骼部位的中点，即坐标z 的坐标值为高度h的一半。其中，计算模块根据该条件式计算质心坐标。

参考图6，一些实施例中，利用如下公式计算转动惯量：

式2，

；

式3，

；

式4

；

其中，m为是模拟圆柱式外骨骼部位的质量，质量可以通过肌肉密度和模拟圆柱式外骨骼部位的体积计算得出，r为外骨骼部位半径r，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，是模拟圆柱式外骨骼部位平行于轴的转动惯量，/>是模拟圆柱式外骨骼部位垂直于轴的转动惯量，/>为圆柱式外骨骼部位的转动惯量。其中，计算模块根据该条件式计算转动惯量。

参考图7，一些实施例中，利用下述公式计算圆心角：

；

；

其中，指的是以弧度制表示的圆心角。/>是以角度值表示的圆心角，由于光波导的长度为固定值，即当光波导紧贴模拟圆柱式外骨骼部位并弯曲时，可以将光波导看作模拟圆柱式外骨骼部位横切面圆的弧长/>。其中，计算模块根据该条件式计算圆心角。

由此可知，半径和弯曲弧度（圆心角）之间存在直接的关系，弯曲弧度表示了所占据的圆的弧长相对于整个圆的比例，而半径则是从圆心到圆上某一点的距离。当给定圆心角的度数时，半径越大，弯曲弧度（圆心角所对应的弧长）也会越长。

质心矢量是指物体在旋转过程中质量分布的特定位置。对于一个轴对称的物体，质心矢量通常与半径成正比。当半径增加时，因为质心的位置受到物体表面各点的质量分布影响，而半径决定了这些点与轴之间的距离，所以质心矢量也会相应增大。转动惯量（也称为转动惯量矩）是描述物体对于绕某一轴旋转的惯性特性的物理量。对于一个均匀分布的模拟手臂圆柱体，当半径增加时，转动惯量也会相应增加。这是因为较大的半径意味着物体的质量分布更分散，离旋转轴的距离更大，从而增加了物体对于旋转的惯性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (8)

1.一种外骨骼绑缚装置，其特征在于，包括：

变刚度绑缚带，用于绑缚佩戴主体的外骨骼部位；

光波导弯曲传感模块，设置于所述变刚度绑缚带；所述光波导弯曲传感模块，用于根据所述变刚度绑缚带绑缚时产生的光强变化信号输出相应的检测电信号；

计算模块，用于基于所述检测电信号和所述外骨骼部位的参数，计算得到所述佩戴主体的质心坐标和转动惯量；

所述计算模块，具体还用于：

基于所述检测电信号和预设的标准电信号与标准半径之间的对应关系，计算得到所述检测电信号对应的检测半径；

根据所述检测半径、所述外骨骼部位的肌肉密度和外骨骼长度，计算得到所述佩戴主体的所述质心坐标和所述转动惯量；

其中，标准电信号与模拟圆柱式外骨骼部位标准半径之间的关系满足如下条件式：y=a+bx，式中，x为半径，y为电压值，其中，a为截距，b为斜率，且a的取值范围为3547.11296 ±3.8242，b的取值范围为-37.43363 ± 0.87293。

2.根据权利要求1所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，所述光波导弯曲传感模块包括光源组件、光波导和光强接收装置；

所述光源组件和所述光强接收装置均设置于所述变刚度绑缚带；所述光波导固接于所述变刚度绑缚带，且所述光波导一端与所述光源组件连接，另一端与所述光强接收装置连接；

其中，所述电信号包括电压；绑缚过程中，所述光强接收装置接收所述光波导内传播的光并测量光强变化信号，以获取外骨骼部位的电压值。

3.根据权利要求2所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，

所述光源组件包括固定座和光源；所述光源包括红色光源；

所述固定座固定于所述变刚度绑缚带；所述光源设于所述固定座内；

其中，所述光波导一端连接于所述固定座，并与所述光源的位置相对应；所述光源用于传播所述光源的光。

4.根据权利要求2所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，

所述光强接收装置包括安装座和光探测件；

所述安装座固定于所述变刚度绑缚带；所述光探测件设于所述安装座内；

其中，所述光波导另一端连接于所述安装座，并与所述光探测件的位置相对应；所述光探测件用于测量所述光波导内的光强变化信号，以获取外骨骼部位的电压值。

5.根据权利要求2所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，

所述光波导包括套管和设置于所述套管内的弹性体芯；所述套管一端与所述光源组件连接，另一端与所述光强接收装置连接。

6.根据权利要求2所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，所述光波导弯曲传感模块还包括限位件，所述限位件固定于所述光源组件和所述光强接收装置之间；其中，绑缚过程中，所述限位件与所述光波导抵接，以防止光波导向非测量方向弯曲。

7.根据权利要求1所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，

利用如下公式计算质心坐标：

式1，

，

式1中，质心的坐标为CM,其中 (x, y, z) 表示质心在三维笛卡尔坐标系中的坐标，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，模拟圆柱式外骨骼部位的底面呈圆形，在水平方向上质心于圆心，即坐标 x 和坐标 y 的坐标值为半径r，在垂直方向上，质心位于模拟圆柱式外骨骼部位的中点，即坐标z 的坐标值为高度h的一半。

8.根据权利要求1所述的外骨骼绑缚装置，其特征在于，

利用如下公式计算转动惯量：

式2，

，

式3，

，

式4 ，

其中，m为是模拟圆柱式外骨骼部位的质量，r为外骨骼部位半径r，h是模拟圆柱式外骨骼部位的高度，是模拟圆柱式外骨骼部位平行于轴的转动惯量，/>是模拟圆柱式外骨骼部位垂直于轴的转动惯量，/>为模拟圆柱式外骨骼部位的转动惯量。