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成果描述：本發(fā)明提供了一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。腰部曲桿兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接，背部承重板的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪和卷簧同軸設(shè)置，棘輪通過鍵槽與軸固定，吊帶軸固定，并纏繞于軸周圍，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機(jī)架固定，棘爪彈簧的一端與機(jī)架固定，另一端與棘爪連接，棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線連接，帶有球鉸的連桿開一環(huán)形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，中間彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，帶有球鉸的連桿與腰部曲桿之間為球面副連接。主要用于人工搬運(yùn)助力。市場(chǎng)前景分析：殘疾人康復(fù)工程領(lǐng)域。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：技術(shù)先進(jìn)，性價(jià)比較高。

本發(fā)明公開了一種可穿戴式助力外骨骼下肢機(jī)構(gòu)，它包括：腰部、左腿、右腿、液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制器、電源模塊；其中，所述右腿和左腿結(jié)構(gòu)相同，分別與腰部鉸接，并對(duì)稱設(shè)置在腰部?jī)蓚?cè)；液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別與左腿和右腿相連，并對(duì)其進(jìn)行控制；液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)控制器相連；電源模塊對(duì)液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電。髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)協(xié)作來完成行走，共有7個(gè)自由度，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)各有3個(gè)自由度，分別是屈/伸運(yùn)動(dòng)，外展/內(nèi)收，旋內(nèi)/旋外運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)有1個(gè)的屈/伸運(yùn)動(dòng)的自由度。本發(fā)明機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、穿戴方便、長(zhǎng)度可調(diào)性、適合不同身高體重的人穿戴和外骨骼各關(guān)節(jié)活動(dòng)自如等特點(diǎn)。

本發(fā)明提供了一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。腰部曲桿兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接，背部承重板的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪和卷簧同軸設(shè)置，棘輪通過鍵槽與軸固定，吊帶軸固定，并纏繞于軸周圍，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機(jī)架固定，棘爪彈簧的一端與機(jī)架固定，另一端與棘爪連接，棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線連接，帶有球鉸的連桿開一環(huán)形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，中間彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，帶有球鉸的連桿與腰部曲桿之間為球面副連接。主要用于人工搬運(yùn)助力。

本發(fā)明公開了一種可穿戴式助力外骨骼下肢機(jī)構(gòu)的控制方法，該方法首先通過實(shí)時(shí)控制器檢測(cè)到腳底壓力傳感器信號(hào)，并判斷助力外骨骼下肢機(jī)構(gòu)是處于擺動(dòng)還是支撐狀態(tài)，根據(jù)所處的狀態(tài)選擇采集腰部上或小腿上的多維力傳感器的信號(hào)；實(shí)時(shí)控制器將多維力傳感器接觸點(diǎn)的力轉(zhuǎn)換為該點(diǎn)期望的速度，通過運(yùn)算進(jìn)而得出髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的期望角度；實(shí)時(shí)控制器通過采集運(yùn)算旋轉(zhuǎn)編碼器的角度信息，輸出控制電液伺服閥的電壓信號(hào)；伺服閥放大板將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電液伺服閥的電流信號(hào)；電液伺服閥根據(jù)電流信號(hào)的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)流入液壓缸流量的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓缸活塞位置的控制；本發(fā)明在人機(jī)間交互問題上有效、可靠，并具有對(duì)人體運(yùn)動(dòng)意圖快速響應(yīng)的特點(diǎn)。

本發(fā)明公開了一種可穿戴式助力外骨骼上肢機(jī)構(gòu)的控制方法，該方法包括以下步驟：(1)該方法首先采集小臂上的多維力傳感器的信號(hào)；(2)實(shí)時(shí)控制器將多維力傳感器接觸點(diǎn)的力轉(zhuǎn)換為該點(diǎn)期望的速度，通過運(yùn)算進(jìn)而得出肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的期望角度；(3)實(shí)時(shí)控制器根據(jù)PID算法，運(yùn)算并輸出控制電機(jī)的電壓信號(hào)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)的電流信號(hào)；大臂電機(jī)和小臂電機(jī)根據(jù)電流信號(hào)的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上肢大小臂位置的控制；本發(fā)明在人機(jī)間交互問題上有效、可靠，并具有對(duì)人體運(yùn)動(dòng)意圖快速響應(yīng)的特點(diǎn)。

高柔性、高安全性、高能量密度的柔性電源器件，能為移動(dòng)、便攜式、可穿戴電子設(shè)備提供穩(wěn)定、安全的電源技術(shù)。 

 可穿戴電子設(shè)備具有體積小，測(cè)量方便和支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，是未來智能健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)的核心。本項(xiàng)目針對(duì)可穿戴生物電子設(shè)備開發(fā)的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)，依托研究團(tuán)隊(duì)在生物電信號(hào)采集、處理和集成電路設(shè)計(jì)的前期工作基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)級(jí)算法設(shè)計(jì)，關(guān)鍵電路模塊優(yōu)化等工作，研究與設(shè)計(jì)具有高靈敏度，低噪聲和低功耗的生物電信號(hào)采集系統(tǒng)。   在本項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊(duì)就當(dāng)前可穿戴電子設(shè)備面臨的核心挑戰(zhàn)展開技術(shù)攻關(guān)，包括設(shè)計(jì)具有高精度和低噪聲的模擬采集電路，低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及能夠克服運(yùn)動(dòng)偽跡干擾的生物電信號(hào)處理電路。此外，基于低功耗的無線傳輸技術(shù)，系統(tǒng)中集成了采集電路到終端智能手機(jī)的信號(hào)傳輸模塊，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序。 在本項(xiàng)目的實(shí)施過程中，利用團(tuán)隊(duì)連勇教授先前研發(fā)的超低功耗、高性能心電采集芯片，研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)與演示了具有高精準(zhǔn)度的可穿戴心電/血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地將采集到的生物電（如血壓）信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端，并通過抗噪聲信號(hào)處理算法實(shí)時(shí)地反饋用戶的當(dāng)前狀態(tài)。研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)與設(shè)計(jì)了基于柔性電極材料的腦電采集與分析電路，面向疲勞駕駛檢測(cè)這一應(yīng)用背景，開展了相應(yīng)的真車采集實(shí)驗(yàn)。    

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可穿戴天線在數(shù)據(jù)無線傳輸中發(fā)揮著重要作用，但可穿戴天線的設(shè)計(jì)與常規(guī)天線有很大的不同。首先是人體對(duì)于天線輻射有非常大的散射作用。天線在人體附近會(huì)出現(xiàn)增益降低，匹配變差，方向圖惡化等現(xiàn)象。其次，柔性可穿戴天線需要在各種物理形變，溫度、濕度變化的情況下保持性能的穩(wěn)定性。另外，人體在長(zhǎng)期電磁輻射環(huán)境下的安全風(fēng)險(xiǎn)也要在天線設(shè)計(jì)的同時(shí)予以考慮。所有這些問題都給可穿戴天線的設(shè)計(jì)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而近年來，電磁超材料的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。作為一種人工合成的材料，超材料可以擁有多種自然界中很少存在、甚至不存在的特性。這些特性給予了天線設(shè)計(jì)一個(gè)新的思路，使設(shè)計(jì)者在材料選擇中有更大的自由度。基于超材料的多種新型天線已經(jīng)展示出了新穎、優(yōu)異的性能，如雙頻、多頻工作，尺寸的超小型化，以及各種可重構(gòu)能力。雖然這些性能對(duì)于可穿戴領(lǐng)域有很強(qiáng)的吸引力，但現(xiàn)階段對(duì)于超材料的研究還是主要集中在傳統(tǒng)天線領(lǐng)域，在可穿戴領(lǐng)域，基于超材料的天線設(shè)計(jì)并不多見。 基于以上背景，該項(xiàng)目研究一方面，可穿戴領(lǐng)域迫切得需求天線設(shè)計(jì)的創(chuàng)新理論，另一方面，基于超材料的天線顯示出了多種優(yōu)異的性能。因而，研究思路是將這兩個(gè)當(dāng)前最有活力的研究領(lǐng)域結(jié)合起來，將電磁超材料的理論引入可穿戴天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，大幅度的提高可穿戴天線的性能，豐富其功能。

本實(shí)用新型涉及智能可穿戴技術(shù)領(lǐng)域，具體為多功能可穿戴智能手臂，包括兩個(gè)手臂處數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、手掌處數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、硅膠掌套、布料腕帶、遠(yuǎn)程受控端和上位機(jī)端，本實(shí)用新型具有功能豐富、采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、硬件模塊集成度高、較好地實(shí)用性和通用性等優(yōu)點(diǎn)，可服務(wù)于人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)高效的人機(jī)交互，具有廣闊的應(yīng)用前景。首先，硬件的集成度方面，通過自主的PCB制板，將手臂的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)體積大大減小，集成度提高，