是負(fù)功狀態(tài)，例如，如果 關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)是正功狀態(tài)，貝帖日等式6所示，控制指令產(chǎn)生器17c可判斷出阻尼力矩X 為零，并因此獲取不包括阻尼力矩T。，的輔助力矩X des。
[0150] 在下文中，將描述等式4的同步指數(shù)W,y。。。
[0151] 同步指數(shù)W,y。?？杀硎敬┐髡吆托凶咻o助機(jī)器人1之間的相似度?？山?jīng)由對(duì)行走階 段的重復(fù)性或周期性的比較來(lái)獲取該種相似度。通過(guò)將同步指數(shù)W,y。。代入將被施加到關(guān)節(jié) 的力矩，行走輔助機(jī)器人1可施加更有效的輔助力矩，因此行走輔助機(jī)器人1可防止將不正 確的輔助力矩施加到每個(gè)關(guān)節(jié)。
[0152] 根據(jù)一些示例實(shí)施例，可通過(guò)W下的等式9來(lái)計(jì)算同步指數(shù)W,y。。。
[0153] 等式 9 _ 1
[0154] sync 2 , 2 Wi Pk-1-Pk +W2 h-i-h
[0155] 在等式9中，Wi和w 2是可由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者等選擇的權(quán)重值，P是關(guān)于在階段轉(zhuǎn)變期 間的動(dòng)作的信息，t是關(guān)于階段轉(zhuǎn)變時(shí)間的信息，k是表示當(dāng)前狀態(tài)的索引，k-1是表示先前 狀態(tài)的索引。因此，Pk是關(guān)于在當(dāng)前階段轉(zhuǎn)變期間的動(dòng)作的信息，P k_i是關(guān)于在先前階段轉(zhuǎn) 變期間的動(dòng)作的信息。
[0156] 在下文中，將描述等式4的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃。
[0157] 行走輔助機(jī)器人1可將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃代入輔助力矩X dw，來(lái)減小由于行走 輔助機(jī)器人1的各種元件的摩擦或能量損失、重力或地面反作用力等而導(dǎo)致的穿戴者對(duì)行 走輔助機(jī)器人1的阻力。可將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩與主動(dòng)力矩X 或阻尼力矩X一起施 加到關(guān)節(jié)。另外，即使當(dāng)主動(dòng)力矩Tp，或阻尼力矩X未被施加到關(guān)節(jié)時(shí)，仍可將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償 力矩施加到關(guān)節(jié)。
[015引根據(jù)一些示例實(shí)施例，當(dāng)腿處于站立狀態(tài)（St)時(shí)和當(dāng)腿處于擺蕩狀態(tài)（Sw)時(shí)，可 將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩相等或不同地施加到腿。
[0159] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)W下的等式10來(lái)計(jì)算被施加到處于站立狀態(tài)（St)的腿 的關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩
[0160] 等式 10
[0161] W'。-心化三:+G(y)
[0162] 在等式10中，Ks(，）是被定義用于對(duì)力量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)，Dv(，）是被定義用于 對(duì)粘性摩擦進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)，G( ?)是被定義用于對(duì)重力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)。Qd是處于理想 狀態(tài)的關(guān)節(jié)的角度，q是測(cè)量到的關(guān)節(jié)的角度。dqMt是關(guān)節(jié)的角速度。
[0163] 換句話說(shuō)，如果腿處于站立狀態(tài)（St)，則還可將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃施加到腿的關(guān) 節(jié)，W實(shí)現(xiàn)對(duì)力量、粘性摩擦和重力的補(bǔ)償。
[0164] 根據(jù)一些示例實(shí)施例，可使用W上的等式10來(lái)計(jì)算被施加到處于擺蕩狀態(tài)（Sw) 的腿的關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃，如W下更詳細(xì)地討論的，也可利用等式11和等式12基 于擺蕩的速度來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩
[0165] 當(dāng)腿W低速擺蕩時(shí)，可按與當(dāng)腿處于站立狀態(tài)時(shí)相同的方式通過(guò)上面的等式10 來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩
[0166] 當(dāng)腿W高速擺蕩時(shí)，可通過(guò)W下的等式11和等式12來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩
[0167] 等式 11 -'I
[0168] Xc。呼二馬如巧)+化貪-
[0169] 等式 12 陽(yáng)17〇] \'。"，1、二心!,rq)W巧《心品+CU刊!作義而
[017。 在等式11和等式12中，M( ?)是被定義用于對(duì)加速度進(jìn)行校正的函數(shù)，C( ?)是 用于反映科里奧利力的函數(shù)。其他的變量已參照等式10在上面被定義。換句話說(shuō)，在實(shí)現(xiàn) 高速擺蕩時(shí)，行走輔助機(jī)器人1可考慮到對(duì)加速度的補(bǔ)償、對(duì)科里奧利力的補(bǔ)償W及對(duì)重 力的補(bǔ)償中的至少一個(gè)來(lái)確定被施加到關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃，該可減小在高速行走 期間穿戴者對(duì)行走輔助機(jī)器人1的阻力。
[0172] 圖7是計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)信息的一些示例實(shí)施例的示意圖。
[0173] 如上所述，為了控制行走輔助機(jī)器人1，動(dòng)作狀態(tài)確定器1化和控制指令產(chǎn)生器 17c可按規(guī)定間隔連續(xù)地或周期性地確定當(dāng)前動(dòng)作，并基于被確定的結(jié)果來(lái)產(chǎn)生規(guī)定的控 制信號(hào)。另外，為了控制每個(gè)關(guān)節(jié)（諸如，左髓關(guān)節(jié)、右髓關(guān)節(jié)、左膝關(guān)節(jié)和右膝關(guān)節(jié)），動(dòng)作 狀態(tài)確定器1化和控制指令產(chǎn)生器17c可單獨(dú)地確定每個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作，并基于被確定的結(jié) 果來(lái)產(chǎn)生單獨(dú)的控制信號(hào)。因此，在所有的行走階段連續(xù)地確定左髓關(guān)節(jié)和右髓關(guān)節(jié)W及 左膝關(guān)節(jié)和右膝關(guān)節(jié)的動(dòng)作，并基于被確定的動(dòng)作來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息。圖7示出了基于計(jì)算 出的運(yùn)動(dòng)信息的被確定的結(jié)果的示例。在圖7中，黑線B1指出處于正功狀態(tài)的部分，白線 B2指出處于負(fù)功狀態(tài)的部分。
[0174] 參照?qǐng)D7,例如在第二行走階段s2中所示，可不同地確定不同關(guān)節(jié)（例如，右髓關(guān) 節(jié)和右膝關(guān)節(jié)）的動(dòng)作狀態(tài)。另外，即使在同一關(guān)節(jié)的情況下，例如在髓關(guān)節(jié)的情況下，仍 可例如根據(jù)第一行走階段si至第八行走階段s8在每個(gè)行走階段中不同地確定動(dòng)作狀態(tài)。
[0175] 因此，按照與每個(gè)關(guān)節(jié)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元21、31或41，可產(chǎn)生不同的控制信號(hào)，并且 可將不同的輔助力矩施加到每個(gè)關(guān)節(jié)來(lái)輔助行走。結(jié)果，行走輔助機(jī)器人1可基于每個(gè)關(guān) 節(jié)施加適當(dāng)?shù)妮o助力矩，該可最大化行走輔助益處。
[0176] 圖3中示出的致動(dòng)器18是用于將例如電能轉(zhuǎn)換成其他類(lèi)型的能量（例如動(dòng)能） 的裝置。致動(dòng)器18可基于從處理單元17發(fā)送的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)或控制行走輔助裝置2的 各個(gè)元件，例如，第一驅(qū)動(dòng)單元21、第二驅(qū)動(dòng)單元31和第H驅(qū)動(dòng)單元41。
[0177] 根據(jù)實(shí)施例，如圖3中所示，主體裝置10還可包括控制模式數(shù)據(jù)庫(kù)19?？刂颇Ｊ?數(shù)據(jù)庫(kù)19可存儲(chǔ)用于幫助行走輔助機(jī)器人1的各種控制模式?？刂颇Ｊ綌?shù)據(jù)庫(kù)19可存儲(chǔ) 在被安裝在殼體10a中的存儲(chǔ)裝置中。存儲(chǔ)裝置可W是經(jīng)由對(duì)磁盤(pán)面的磁化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 盤(pán)存儲(chǔ)裝置，或可W是使用各種類(lèi)型的存儲(chǔ)半導(dǎo)體來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置。
[0178] 在下文中，將參照?qǐng)D8和圖9來(lái)描述控制行走輔助機(jī)器人的方法。
[0179] 圖8是示出控制行走輔助機(jī)器人的方法的一些示例實(shí)施例的流程圖。
[0180] 參照?qǐng)D8,在操作S100,行走輔助機(jī)器人1的感測(cè)單元25、35和45可感測(cè)至少一 個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作。感測(cè)單元25、35和45可直接測(cè)量穿戴者的至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作，或可通過(guò) 感測(cè)每個(gè)結(jié)構(gòu)20、30或40的操作來(lái)感測(cè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作。感測(cè)單元25、35和45可基于每個(gè)關(guān) 節(jié)感測(cè)動(dòng)作。根據(jù)一些示例實(shí)施例，所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)可包括穿戴者的髓關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踩 關(guān)節(jié)中的至少一個(gè)。
[0181] 在操作S110,行走輔助機(jī)器人1的處理單元17可基于感測(cè)到的關(guān)節(jié)的動(dòng)作來(lái)計(jì)算 與所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。根據(jù)一些示例實(shí)施例，處理單元17可使用等 式2計(jì)算與至少一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。
[0182] 在操作S120,處理單元17可基于計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的 動(dòng)作狀態(tài)。另外，在操作S130,處理單元17可確定動(dòng)作狀態(tài)是否被改變。動(dòng)作狀態(tài)可包括 正功狀態(tài)和負(fù)功狀態(tài)中的至少一個(gè)。根據(jù)一些示例實(shí)施例，如果計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)信息具有正 值或改變成正值，則處理單元17可確定關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)處于正功狀態(tài)。如果計(jì)算出的運(yùn)動(dòng) 信息具有負(fù)值或改變成負(fù)值，則處理單元17可確定關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)處于負(fù)功狀態(tài)。
[0183] 在操作S140,如果在操作S130,所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)被改變，則行走輔 助機(jī)器人1的處理單元17可停止行走輔助機(jī)器人1的當(dāng)前控制模式，并激活新的控制模 式。新的控制模式可根據(jù)至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)被確定。
[0184] 在操作S150,處理單元17可確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)是否為正功狀態(tài)， 并且，如果動(dòng)作狀態(tài)是正功狀態(tài)，則在操作S151，處理單元17可從當(dāng)前控制模式切換到與 正功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式。與正功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式可W是用于對(duì)所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的 動(dòng)作進(jìn)行加速的加速輔助模式。在加速輔助模式下，可通過(guò)等式5來(lái)計(jì)算主動(dòng)力矩Tp，。根 據(jù)示例實(shí)施例，可將權(quán)重值（例如，同步指數(shù)添加到主動(dòng)力矩Tp，。可通過(guò)等式9來(lái) 計(jì)算同步指數(shù)W^。。。
[0185] 在操作160,處理單元17可確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)是否為負(fù)功狀態(tài) (而不是正功狀態(tài)），并且，如果動(dòng)作狀態(tài)是負(fù)功狀態(tài)，則在操作S161，處理單元17可從當(dāng) 前控制模式切換到與負(fù)功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式。與負(fù)功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式可W是用于對(duì) 所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作進(jìn)行減速的減速輔助模式。在減速輔助模式下，可通過(guò)等式7來(lái) 計(jì)算阻尼力矩T。，。根據(jù)示例實(shí)施例，可將權(quán)重值（例如，同步指數(shù)添加到阻尼力矩 nw〇
[0186] 如果在操作S150和S160,處理單元17確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)既不是 正功狀態(tài)也不是負(fù)功狀態(tài)，則行走輔助機(jī)器人1可根據(jù)目前的控制模式進(jìn)行操作，并可輸 出錯(cuò)誤消息。另外，行走輔助機(jī)器人1可基于正功狀態(tài)和負(fù)功狀態(tài)來(lái)終止控制。
[0187] 參照回到操作S130,如果在操作S130,處理單元130確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng) 作狀態(tài)未被改變，則行走輔助機(jī)器人1可基于目前的控制模式進(jìn)行操作，并且，如W下所討 論的，在一些示例實(shí)施例中，隨后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償可被應(yīng)用于被確定的控制模式。
[018引根據(jù)一些示例實(shí)施例，在基于關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)的控制模式被確定（S151和S161) 之后，在操作S170,處理單元17可確定是否實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?？稍诖_定控制模式（S151和 S161)之后確定是否實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，或者可與確定控制模式（S151和S161)同時(shí)確定是否實(shí) 現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
[0189] 如果實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，則在操作S171，可使用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃來(lái)產(chǎn)生最終的輔助 力矩Tdw?？赏ㄟ^(guò)等式10來(lái)確定動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩如果不實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，則最終的輔 助力矩1。胃可等于主動(dòng)力矩X 或阻尼力矩X "?？蓪⒆鳛闄?quán)重值的同步指數(shù)Wsy。。添加 到主動(dòng)力矩Tp，或阻尼力矩X "。
[0190] 在操作S180,處理單元17可在行走期間重復(fù)上述操作S100至S170。
[0191] 圖9是示出估計(jì)行走輔助機(jī)器人的關(guān)節(jié)的動(dòng)作的方法的一些示例實(shí)施例的流程 圖。
[0192] 參照?qǐng)D9,不同與在操作S100感測(cè)所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作，在操作S200,至少一 個(gè)測(cè)量單元26、36或46可測(cè)量并收集與對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量單元26、36或46的至少一個(gè)關(guān)節(jié) 的動(dòng)作有關(guān)的信息。例如，與至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的信息可包括關(guān)節(jié)的力矩、角度、角 速度、角加速度。此外，可額