KR101802640B1

KR101802640B1 - Controlling method for gait transition of wearable exoskeleton robot

Info

Publication number: KR101802640B1
Application number: KR1020160034879A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 서창훈; 김홍철; 신영준
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-11-30
Also published as: KR20170110459A

Abstract

제안기술은 착용형 외골격 로봇의 보행 단계 천이 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외골격 로봇의 보행 천이 시점을 착용자가 조정할 수 있도록 한 착용형 외골격 로봇의 보행 천이 제어 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a walking transition control method for a wearable exoskeleton robot, and more particularly, to a walking transition control method for a wearable exoskeleton robot in which a wearer adjusts a walking transition point of an exoskeleton robot.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of controlling walking transition of a wearable type exoskeleton robot,

일반적으로 착용형 외골격 로봇은 사람이 입는 로봇 시스템으로 착용자의 힘 또는 동작을 보조해 주기 위한 장치이다. 하지 근력 보조 또는 증강을 위한 외골격 로봇은 주로 노약자나 장애인의 재활치료 또는 일상 생활의 근력보조를 위해 사용되며, 산업현장에서 근로자의 근력 보조를 통한 작업 효율 향상을 위해 개발되어 왔으며, 최근에는 보다 빠른 기동속도 및 고하중 부하를 필요로 하는 군사용 목적의 외골격 로봇 개발이 진행되고 있다.Generally, a wearable exoskeleton robot is a robot system to be worn by a person to assist the wearer in the force or motion. Exoskeleton robots for supporting or strengthening lower extremity muscles are mainly used for rehabilitation of elderly persons or persons with disabilities or for supporting strength in daily life and have been developed to improve work efficiency by supporting worker's strength in the industrial field, Development of a military-purpose exoskeleton robot that requires an actuation speed and a heavy load is underway.

외골격 로봇의 착용자 의도인식기반 제어를 위해서는 일반적으로 외골격 로봇의 발바닥에 다수 개의 힘센서를 장착하여 활용하고 있다. 상기 힘셈서를 통하여 들어오는 착용자의 체중신호 또는 지면으로부터의 반발력(Ground Reaction Force, GRF)은 로봇의 운동 특성을 분석하는 운동방정식에 활용되며, 로봇의 발이 지면에 닿아 있는지(stance mode), 떠있는지(swing mode)를 확인하여 각 모드에 맞는 제어 전략을 변경하는데 활용되는 중요한 기능을 한다.In order to control the wearer's intention recognition based on the exoskeleton robot, a plurality of force sensors are generally mounted on the soles of the exoskeleton robot. The ground reaction force (GRF) from the wearer's body weight signal or GRF coming in through the force sensor is utilized in the equation of motion for analyzing the motion characteristics of the robot, and it is determined whether the foot of the robot touches the ground surface (stance mode) swing mode), which is an important function for changing the control strategy for each mode.

이러한 힘센서를 이용한 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode), 또는 스윙 모드(swing mode)에서 스탠스 모드(stance mode)로의 보행단계 천이 방법에는 여러 가지 문제점이 있다.There are various problems in the walking mode transition from the stance mode using the force sensor to the swing mode or the swing mode to the stance mode.

첫 번째로 스윙 모드에서 스탠스 모드로 바뀌는 경우, 지면 접촉 시 갑작스런 충격이 발생되는데 로봇의 발에 장착된 상기 힘센서는 이러한 갑작스런 힘에 대한 대처가 힘들다.First, when the mode is changed from the swing mode to the stance mode, a sudden shock is generated when the ground contact is made. It is difficult to cope with such a sudden force by the forceps mounted on the foot of the robot.

두 번째로 스탠스 모드에서 스윙 모드로 바뀌는 경우, 뒤꿈치를 드는 시점부터 로봇의 토크를 조정해주어야 하지만 로봇의 발에 장착된 힘센서는 뒤꿈치가 들리는 시점을 판단하기 어려운 문제가 있다.Second, when changing from the stance mode to the swing mode, the torque of the robot should be adjusted from the time of lifting the heel, but there is a problem that it is difficult to determine when the heel is lifted by the strong seat mounted on the robot's foot.

또한, 한번 설정된 보행단계 판단 힘 기준 값은 조정이 어렵기 때문에 보행 속도의 변화 또는 로봇의 부가하중 변화 등에 따른 천이 시점 조정 등이 불가능한 문제점이 있었다.In addition, since the reference value of the gait step determination force is difficult to adjust, it is impossible to adjust the transition point due to the change of the walking speed or the additional load of the robot.

한국 등록특허공보 제0572684호Korean Patent Registration No. 0572684

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode)로 천이 시 착용자의 움직임에 의한 로봇 발목의 각도 기준 값을 이용하고, 스윙 모드(swing mode)에서 스탠스 모드(stance mode)로 천이 시 착용자의 움직임에 의한 발의 각속도 부호 변화를 이용하여 외골격 로봇의 보행 천이를 제어함으로써, 외골격 로봇의 보행 천이 시점을 착용자가 조정할 수 있도록 하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a swing mode swing mode in which the angle reference value of a robot ankle due to a movement of a wearer during a transition from a stance mode to a swing mode is used, The purpose of this study is to control the walking transition of the exoskeleton robot using the angular velocity change of the foot caused by the movement of the wearer during the transition from the mode to the stance mode so that the wearer can adjust the walking transition point of the exoskeleton robot.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 착용형 외골격 로봇의 보행 천이 제어 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, there is provided a walking transition control method for a wearable exoskeletal robot,

상기 착용형 외골격 로봇을 착용한 착용자의 움직임에 의해 발의 각속도 부호가 변화되는 시점을 스윙 모드에서 스탠스 모드로 천이되는 시점으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The point of time at which the angular velocity of the foot changes in accordance with the movement of the wearer wearing the wearing-type exoskeleton robot is determined to be the time point of transition from the swing mode to the stance mode.

상기 발의 각속도 부호 변화는 절대 좌표계에 대한 착용자 발 자세의 상대 각속도 부호 변화인 것을 특징으로 한다.Wherein the change in the angular velocity of the foot is a change in the relative angular velocity of the wearer's foot relative to the absolute coordinate system.

상기 착용형 외골격 로봇을 착용한 착용자의 움직임에 의해 로봇 발목의 각도가 변화되는 시점을 스탠스 모드에서 스윙 모드로 천이되는 시점으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The time when the angle of the robot's ankle changes due to the movement of the wearer wearing the wearing-type exoskeleton robot is determined as the time point of transition from the stance mode to the swing mode.

상기 착용자의 뒤꿈치가 지면으로부터 떨어지는 시점을 판단하는 것을 특징으로 한다.And determines the time when the wearer's heel falls from the ground.

상기 착용형 외골격 로봇의 보행 천이 시점은 착용자가 조정하는 것을 특징으로 한다.And a wearer adjusts a walking transition time of the wearing-type exoskeletal robot.

본 발명에 따르면, 스윙 모드(swing mode)와 스탠스 모드(stance mode)의 천이 시점을 착용자가 조정할 수 있게 됨으로써 보다 자연스러운 외골격 로봇의 보행 제어가 가능해 지는 효과가 있다.According to the present invention, since the wearer can adjust the transition point of the swing mode and the stance mode, walking control of a more exotic skeletal robot can be performed.

도 1은 종래의 힘센서를 이용한 보행단계 천이 방법과 본 발명의 보행 단계 천이 방법의 실험 데이터.
도 2는 스윙 모드(swing mode)에서 스탠스 모드(stance mode)로 천이되는 시점 판단 개념도.
도 3은 착용자의 보폭 크기 변화에 따른 로봇 발목의 각도 변화와 이에 따른 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode)로의 천이시점 변경 개념도.
도 4는 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode)로 천이 시 보폭 변화에 따른 천이 예측 시점 변화 실험 데이터.1 is an experimental data of a walking step transition method using a conventional force sensor and a walking step transition method of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual view illustrating a transition from a swing mode to a stance mode. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a change in angle of a robot's ankle according to a change in a stride size of a wearer, and a change in a transition point from a stance mode to a swing mode.
FIG. 4 is a graph illustrating transition prediction time change data according to a change in stride width during a transition from a stance mode to a swing mode. FIG.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 종래의 힘센서를 이용한 보행단계 천이 방법과 본 발명의 보행 단계 천이 방법의 실험 데이터가 도시되어 있고, 도 2에는 스윙 모드(swing mode)에서 스탠스 모드(stance mode)로 천이되는 시점 판단 개념도가 도시되어 있으며, 도 3에는 착용자의 보폭 크기 변화에 따른 로봇 발목의 각도 변화와 이에 따른 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode)로의 천이시점 변경 개념도가 도시되어 있고, 도 4에는 스탠스 모드(stance mode)에서 스윙 모드(swing mode)로 천이 시 보폭 변화에 따른 천이 예측 시점 변화 실험 데이터가 도시되어 있다.FIG. 1 shows experimental data of a gait step transition method using a conventional force sensor and a gait step transition method of the present invention. FIG. 2 shows a time point of transition from a swing mode to a stance mode FIG. 3 is a conceptual diagram of changing the angle of the robot's ankle according to the change of the pedometer size of the wearer and the change of the transition time from the stance mode to the swing mode, Experiment data of transition prediction time changes according to a change in a stride width during a transition from a stance mode to a swing mode is shown.

먼저 인체의 운동분석 측면에서 보행 단계를 구분하는 방법은 다리의 하중부하 여부에 따른 동적특성 변화에 따라 가장 간단하게는 스탠스 모드(Stance mode)와 스윙 모드(Swing mode) 두 단계로 나누기도 하고, 좀 더 세분화하여 4단계(inital contact, mid stance, pre-swing, swing)로 나누기도 하며, 도 1의 상단에 도시된 바와 같이, 상세하게 세분화하여 6단계(inital contact, loading response, mid stance, terminal stance, pre-swing, swing)로 나누기도 하는 등 다양한 목적에 따라 여러 가지 방법이 사용되고 있다.First, the method of dividing the walking step in terms of the human motion analysis is divided into two stages, that is, the stance mode and the swing mode according to the change of the dynamic characteristic depending on the load of the leg, As shown in the upper part of FIG. 1, it is divided into 6 stages (inital contact, loading response, mid-stance, and swing) in more detail. terminal stance, pre-swing, and swing), and various methods are used for various purposes.

본 발명은 스탠스 모드와 스윙 모드의 천이 시점을 판단하여 외골격 로봇의 보행 천이 시점을 착용자가 조정할 수 있도록 한 착용형 외골격 로봇의 보행 천이 제어 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a walking transition control method for a wearing-type exoskeletal robot in which a wearer can adjust a walking transition point of an exoskeleton robot by determining a transition time of a stance mode and a swing mode.

상기 착용형 외골격 로봇의 스윙 모드에서 스탠스 모드로 천이되는 시점은 상기 착용형 외골격 로봇을 착용한 착용자의 움직임에 의해 로봇 발(2) 자세의 각속도 부호가 변화되는 시점으로 판단하게 된다. The time point of transition to the stance mode in the swing mode of the wearable exoskeletal robot is determined as the time when the angular velocity of the robot foot 2 is changed by the wearer wearing the wearable exoskeleton robot.

일반적으로 평지 보행 시 스윙 모드에서의 발의 자세는 도 2에 도시된 바와 같이 발끝의 운동방향이 하늘을 향하다가 지면에 닿기 직전에 방향이 바뀌어 발끝의 운동방향이 지면을 향하게 되어 로봇 발(2) 자세의 각속도 부호가 변화하게 된다. 2, the direction of motion of the toe is toward the sky and the direction of the toe approaches to the ground, so that the direction of motion of the toe is directed toward the ground, The angular velocity sign of the posture changes.

상기와 같은 스윙 모드에서 스탠스 모드로의 천이시점 판단 방법은 착용자가 장착한 로봇의 발바닥 부분이 지면과 접촉하여 충격이 발생하기 직전에 착용자의 움직임에 의해 로봇 발(2)의 각속도 부호 변화가 이루어졌다고 판단하면 제어부에서 파라미터들을 변화시켜 스탠스 모드에서 지면으로부터의 충격에 대응하는 제어가 가능해지며, 훈련을 통하여 착용자에 의한 천이 시점 조정도 가능해진다. In the method of determining the transition time from the swing mode to the stance mode, the angular velocity of the robot foot 2 is changed by the movement of the wearer just before the impact of the foot of the robot mounted on the wearer comes into contact with the ground surface It is possible to change the parameters in the control unit, to control the stance mode in response to the impact from the ground, and to adjust the transition point by the wearer through training.

이때 각속도 부호의 변화는 착용자가 착용한 로봇의 정강이에 대한 착용자가 착용한 로봇 발(2)의 상대 각속도 부호의 변화가 아닌, 절대 좌표계에 대한 착용자가 착용한 로봇 발(2)의 상대 각속도 부호 변화가 된다. 이는 상기 로봇 발(2)이 지면과 접촉하는 시점에서 발목의 각도변화 없이 발의 움직임만으로 발의 자세가 변하는 경우까지 포함하기 위함이다.At this time, the change of the angular velocity code is not a change of the relative angular velocity code of the robot foot 2 worn by the wearer with respect to the shin of the robot worn by the wearer but the relative angular velocity code of the robot foot 2 worn by the wearer with respect to the absolute coordinate system Change. This is to include the case where the foot posture changes only by the movement of the foot without changing the angle of the ankle at the time when the robot foot 2 comes into contact with the ground.

상기 착용형 외골격 로봇의 스탠스 모드에서 스윙 모드로 천이되는 시점은 상기 착용형 외골격 로봇을 착용한 착용자의 움직임에 의한 로봇 발목(4)의 각도가 변화되는 시점으로 판단하게 된다.The transition from the stance mode to the swing mode of the wearing-type exoskeleton robot is determined as the time when the angle of the robot ankle 4 changes due to the movement of the wearer wearing the wearing-type exoskeleton robot.

이때 상기 로봇 발목(4)의 각도는 지면에 수직인 선에 대한 착용자가 착용한 로봇 뒤쪽 정강이의 상대 각도가 된다.At this time, the angle of the robot ankle 4 is the relative angle of the shin behind the robot worn by the wearer with respect to a line perpendicular to the ground.

일반적으로 평지 보행 시 무릎이 펴진 상태라고 가정할 때, 도 3에 도시된 바와 같이 스탠스 모드에서 스윙 모드로의 천이 시 로봇 발목(4)의 각도는 보폭의 함수가 되어, 보폭이 커지면 로봇 발목(4)의 각도가 커지게 된다. 따라서 같은 보행속도에서 보폭을 조정하게 되면 스탠스 모드에서 스윙 모드로의 천이 시점을 조정할 수 있게 된다.3, the angle of the robot's ankle 4 is a function of the stride when the stance mode is changed to the swing mode, and when the stride is increased, the robot's ankle 4) is increased. Therefore, by adjusting the stride at the same walking speed, the transition point from the stance mode to the swing mode can be adjusted.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 착용자의 움직임에 의한 로봇 발목(4)의 각도를 기준값인 A도로 설정하여 보행 할 때, 착용자가 천이 시점이 조금 늦다고 느끼게 되면 천이 시점이 빨라지게 하기 위해 보폭이 커지도록 로봇 발목(4)의 각도를 A+@도로 조정한다.For example, as shown in FIG. 3, when the user tries to walk while setting the angle of the robot ankle 4 due to the movement of the wearer by setting the reference value A, the transition point is accelerated The angle of the robot ankle 4 is adjusted to A + @ so as to increase the stride.

착용자의 움직임에 의한 로봇 발목(4)의 각도를 A+@도로 조정하게 되면, 스탠스 상태에서 로봇 발목(4)의 각도가 A도인 지점을 지날 때 잠시 뒤 A+@도인 지점에서 스윙 모드로 천이될 것을 미리 예측할 수 있어 스탠스 모드가 완전히 끝나기 전에 스윙 모드로 천이될 것을 예측하여 외골격 로봇이 모드 천이에 관련된 준비 작업을 미리 할 수 있게 된다.If the angle of the robot ankle (4) is adjusted to A + @ by the movement of the wearer, the robot will be changed from the A + point to the swing mode for a while when the robot's ankle (4) It can be predicted in advance and it is predicted that the swing mode will be transited before the stance mode is completely finished, so that the exoskeleton robot can prepare the preparation work related to the mode transition in advance.

반대로 천이 시점이 빨라 스탠스 모드의 후반부에서 로봇의 하중지지력이 빨리 사라져 착용자가 불편함을 느끼게 되면 착용자의 움직임에 의한 로봇 발목(4)의 각도를 A-@도로 조정하여 보폭을 감소시킴으로써 모드 천이가 좀 더 천천히 수행되도록 할 수 있게 되는 것이다.On the other hand, when the load-bearing capacity of the robot rapidly disappears and the wearer feels uncomfortable in the latter half of the stance mode, the angle of the robot's ankle (4) So that it can be performed more slowly.

도 4에는 스탠스 모드에서 스윙 모드로 천이 시 보폭의 크기 변화에 따라 기존의 GRF 센서를 이용하여 측정한 천이 예측 시점과 본 발명의 방법을 이용하여 측정한 천이 예측 시점의 변화를 실험한 데이터를 도시하고 있다. FIG. 4 is a graph showing data of a transition prediction time measured using a conventional GRF sensor and a transition prediction time measured using the method of the present invention in accordance with a change in size of a stride width at the transition from a stance mode to a swing mode .

그래프에서 연두색 선은 로봇 발목(4)의 각도가 아닌 발 자세의 절대각도(foot posture)를 나타내고, 까만색 선은 발이 지면을 밟았을 때 착용형 로봇의 발에 장착된 힘센서에서 측정되는 착용자의 체중과 관련된 지면반력(GRF, Ground Reaction Force)를 나타내며, 빨간색 선은 기존에 많이 쓰이는 판단 방법인 지면 반력이 임의의 기준값 이상일 때 스탠스 모드인 것으로 판단하는 방법을 이용한 스탠스 모드 판단 결과이고, 파란색 선은 본 발명의 판단 방법을 이용하여 스탠스 모드를 판단하는 방법을 이용한 스탠스 모드 판단 결과이다.In the graph, the green line represents the absolute posture of the foot posture, not the angle of the robot ankle (4), and the black line represents the foot posture of the wearer measured by the force sensor mounted on the foot of the wearable robot when the foot is stepped on the ground The red line indicates the stance mode determination using the method of determining the stance mode when the ground reaction force, which is a commonly used judgment method, is equal to or greater than a certain reference value, and the blue line Is a result of the stance mode determination using the method of determining the stance mode using the determination method of the present invention.

상기 로봇 발목의 각도가 아닌 발 자세의 절대각도의 단위는 degree이고, 지면반력의 단위는 Kgf로 스윙 모드에서의 지면반력은 '0'이 된다.The unit of the absolute angle of the foot posture, not the angle of the robot ankle, is degree, and the unit of the ground reaction force is Kgf, and the ground reaction force in the swing mode is '0'.

두 개의 그래프 중 도면상 왼쪽에 도시된 그래프는 로봇 발목의 각도가 A도 일 때의 실험 데이터이고, 도면상 오른쪽에 도시된 그래프는 로봇 발목의 각도가 A+@도 일 때의 실험 데이터이다.Among the two graphs, the graph shown on the left side of the drawing is experimental data when the angle of the robot ankle is A, and the graph shown on the right side of the drawing is experimental data when the angle of the robot ankle is A + @ degrees.

그래프를 보면, 로봇 발목의 각도가 A도 일 때의 보폭으로 보행 시, 본 발명의 판단 방법을 이용하여 천이 시점을 판단하면 기존의 판단 방법을 이용하여 천이 시점을 판단하였을 때 보다 약 0.7초 이전 시점에서 천이를 예측 할 수 있게 된다.In the graph, when the walking angle of the robot's ankle is A, the transition time is determined using the determination method of the present invention. If the transition time is determined by using the conventional determination method, The transition can be predicted at the time point.

상기에서 약 0.7초 이전 시점이라는 실험 데이터 값은 일 실시예에 따른 실험 데이터의 결과 값으로 보행 조건에 따라 달라질 수 있다.The experimental data value, which is about 0.7 seconds earlier than the above, is the result of the experimental data according to the embodiment, and may vary according to the walking condition.

즉, 본 발명의 판단 방법을 이용하여 천이 시점을 판단하면, 기존의 판단 방법을 이용하여 천이 시점을 판단하였을 때 보다 항상 약 0.7초 이전 시점에서 천이를 예측할 수 있는 것이 아니라 보행 조건에 따라 천이를 예측할 수 있는 시점이 달라지며, 천이를 예측할 수 있는 시점은 달라지지만 기존의 판단 방법을 이용하여 천이 시점을 판단하였을 때 보다는 항상 앞선 시점에서 천이를 예측할 수 있게 된다.In other words, when the transition point is determined using the determination method of the present invention, the transition can be predicted at a point about 0.7 seconds before the transition point is determined by using the existing determination method, Although the point at which the transition can be predicted is different and the point at which the transition can be predicted is changed, it is possible to always predict the transition at the preceding point rather than when the transition point is determined by using the existing determination method.

기존의 판단 방법은 GRF를 이용하여 천이 시점을 판단하기 때문에 착용자의 발 전체가 지면에서 떨어지는 시점을 실제 천이 시점으로 판단하게 되어 착용자 발뒤꿈치가 들리는 시점인 정확한 천이 시점을 예측할 수 없게 된다.Since the conventional determination method uses the GRF to determine the transition point, the point of time when the wearer's foot falls off the ground is determined as the actual transition point, so that it is impossible to predict an accurate transition point at which the wearer's heel is heard.

하지만 본 발명의 판단 방법을 이용하면 착용자의 발 전체가 지면에서 떨어지는 시점 이전에 착용자의 움직임에 의한 로봇 발목(4)의 각도를 이용하여 착용자 발뒷꿈치가 들리는 정확한 천이 시점을 예측할 수 있기 때문에 예측 시점에서부터 착용자의 발뒤꿈치가 지면에서 떨어지는 실제 천이 시점이 되는 동안 제어 방법을 바꾸는 등의 준비를 할 수 있게 된다.However, by using the determination method of the present invention, it is possible to predict the exact transition time at which the heel of the wearer hears by using the angle of the robot ankle 4 due to the movement of the wearer before the time when the wearer's foot falls off the ground, The control method can be changed while the wearer's heel falls from the ground to an actual transition point.

도 4의 도면상 오른쪽에 도시된 그래프에서 볼 수 있듯이, 착용자의 보폭이 커질수록 천이 예측 시점에서부터 착용자의 발뒤꿈치가 지면에서 떨어지는 실제 천이 시점까지의 준비 시간은 늘어나게 된다.As can be seen from the graph shown on the right side of the drawing of FIG. 4, as the stride of the wearer increases, the preparation time from the transition prediction point to the actual transition point where the wearer's heel falls from the ground is increased.

상기와 같은 본 발명의 천이 시점 판단 방법은 착용자의 발뒤꿈치가 지면으로부터 떨어지는 시점을 판단할 수 있으며, 훈련을 통해 착용자에 의한 천이 시점 조정이 가능해지고, 종래의 지면으로부터의 반발력을 이용한 방법과 병행하게 되면 4단계(inital contact, mid stance, pre-swing, swing)로 나누어진 보행 천이 단계 판단에도 활용이 가능하다.The transition time determination method of the present invention as described above can determine the time when the heel of the wearer falls from the ground, and it is possible to adjust the transition point by the wearer through training, and the method using the repulsive force from the conventional ground , It can be used to determine the gait transition stage divided into four stages (inital contact, mid-stance, pre-swing, and swing).

상기와 같은 방법을 이용하여 착용형 외골격 로봇의 착용자가 스탠스 모드와 스윙 모드의 천이 시점을 조정할 수 있게 되면, 보다 자연스러운 외골격 로봇의 보행 제어가 가능해질 수 있다.If the wearer of the wearing-type exoskeleton robot can adjust the transition point of the stance mode and the swing mode using the above-described method, the walking control of the more exotic skeletal robot can be performed.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

2 : 로봇 발
4 : 로봇 발목2: robot foot
4: Robot Ankle

Claims

A walking transit control method for a wearable exoskeletal robot,
The time at which the angular velocity of the foot changes in accordance with the movement of the wearer wearing the wearing-type exoskeleton robot is determined as the time point of transition from the swing mode to the stance mode,
The change in the angular velocity of the foot is a change in the relative angular velocity of the wearer's foot relative to the absolute coordinate system,
And a case where the foot posture is changed only by the movement of the foot without changing the angle of the ankle at the time when the robot foot contacts the ground surface
Wherein the walking transit control method comprises the steps of:

delete

A walking transit control method for a wearable exoskeletal robot,
The time at which the angle of the robot's ankle is changed by the movement of the wearer wearing the wearing-type exoskeleton robot is determined as the time point of transition from the stance mode to the swing mode,
The angle of the robot ankle is a function of the stride when the stance mode is changed to the swing mode to adjust the stride point to adjust the transition point from the stance mode to the swing mode,
The angle of the robot ankle is a relative angle of a shin behind a robot worn by a wearer with respect to a line perpendicular to the ground,
By using the angle of change of the robot's ankle to determine the time of transition from the stance mode to the swing mode, the angle of the robot's ankle due to the movement of the wearer before the time when the wearer's foot falls off the ground, To predict the point of transition
A method for controlling a walking transition of a wearable exoskeletal robot.

delete

The method of claim 3,
Wherein the wearing-type exoskeleton robot is adjusted by a wearer.