本公開涉及康復(fù)機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，腦卒中、肢體殘疾病人對肢體康復(fù)的需求主要有：康復(fù)前期由外界帶動肢體活動，康復(fù)中期進行自主活動，康復(fù)后期由外界在自主活動時提供一定阻尼。目前主要的康復(fù)手段仍是靠理療師手動協(xié)助病人進行此類康復(fù)活動，需要占用大量時間并且康復(fù)效果更多取決于理療師的個人經(jīng)驗水平，變動較大，不可預(yù)測。

目前在世界范圍內(nèi)，康復(fù)外骨骼的研發(fā)是一個大趨勢。與傳統(tǒng)人工輔助康復(fù)治療相比，康復(fù)過程中可通過外骨骼中集成的數(shù)據(jù)采集功能加以量化，從而可對康復(fù)的效果進行較為精確的評估。國內(nèi)外陸續(xù)已有部分上肢康復(fù)外骨骼處于產(chǎn)品化的不同階段，值得一提的是，目前尚未有產(chǎn)品進入大規(guī)模的臨床應(yīng)用。按照所提供的功能，現(xiàn)有產(chǎn)品大致可分為如下幾類：

單純提供數(shù)據(jù)采集功能的外骨骼。其并無內(nèi)置關(guān)節(jié)驅(qū)動器而只包含角度傳感器，無法提供助力或阻尼，病人佩戴后需要自主進行肢體活動。此類產(chǎn)品適用面較窄同時功能單一，只能提供過程中病人肢體的角度位移信息。

提供數(shù)據(jù)采集和驅(qū)動功能的剛性外骨骼。其除記錄治療過程中的角度信息外還通過關(guān)節(jié)的驅(qū)動提供運動功能，從而可以幫助病人實現(xiàn)輔助運動。個別產(chǎn)品的少數(shù)關(guān)節(jié)中內(nèi)置了力傳感器作為安全保護措施。但此類產(chǎn)品運行中，控制系統(tǒng)并不能主動針對病人手臂的實時出力和受力情況進行主動實時調(diào)整，很多情況下無法調(diào)整驅(qū)動力。即使可對驅(qū)動力進行調(diào)整，精度也較低，使用體驗較 差。

提供數(shù)據(jù)采集，驅(qū)動和力度感知的半柔性外骨骼。主要區(qū)別在于部分關(guān)節(jié)采用了可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)，從而使產(chǎn)品具備了一定的安全性和實時出力測量的能力。但此類產(chǎn)品中的力量測量與控制系統(tǒng)并未整合，令其實際使用體驗并無本質(zhì)區(qū)別。同時其使用的可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)使用直線彈簧和鋼絲繩提供力矩感應(yīng)和柔性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量精度低，反應(yīng)遲緩，對位移的控制不精確。

現(xiàn)有技術(shù)中的康復(fù)機器人方案中，主要存在如下問題：

功能方面：各關(guān)節(jié)的阻抗無法做到精細(xì)可調(diào)，從而無法實現(xiàn)針對病人在康復(fù)不同階段，肢體不同關(guān)節(jié)各自需求的調(diào)整，無法提供個性化的康復(fù)方案和體驗?？祻?fù)初期病人肢體的移動需要外骨骼提供助力，康復(fù)中后期病人則需要外骨骼提供阻尼，而現(xiàn)有產(chǎn)品的助力幅度無法隨著康復(fù)進程的推進針對每個關(guān)節(jié)的每個自由度進行實時的、精細(xì)的調(diào)整。

安全方面：現(xiàn)有技術(shù)的安全性主要是靠如下幾種手段來保證：硬性動限，預(yù)先輸入的力、力矩傳感器測量極值，以及關(guān)節(jié)內(nèi)置彈簧的柔性。由于現(xiàn)有產(chǎn)品中大多數(shù)關(guān)節(jié)不具有力感知功能，當(dāng)關(guān)節(jié)負(fù)載或者角度突然發(fā)生較大變化的時候這些關(guān)節(jié)的安全性并不能獲得充分的保證。同時即使是配備了力、力矩傳感器的關(guān)節(jié)，由于其關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)閉環(huán)中并不包括傳感器數(shù)據(jù)，針對額外負(fù)載和突然加速的實時反應(yīng)速度也相應(yīng)較低。因此現(xiàn)有產(chǎn)品的理論安全性較為有限，有一定的危險性，特別是對肢體強度尚未恢復(fù)、尚處于康復(fù)早期的病人來說更加明顯。

結(jié)構(gòu)方面：現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)受限于如下幾個方面：人體結(jié)構(gòu)，工藝，材料，力傳感器集成，可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的種類選擇。上述限制造成現(xiàn)有產(chǎn)品零件總數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，調(diào)整困難，對病人肢體適應(yīng)性差，佩戴體驗較差。

成本方面：結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來的副作用就是技術(shù)實現(xiàn)成本較高，直接導(dǎo)致了如下后果：國內(nèi)所有外骨骼均為單側(cè)使用，當(dāng)病人雙側(cè)上肢均有康復(fù)需求時要占用多一倍的康復(fù)時間和成本。產(chǎn)品單價較高，直接導(dǎo)致康復(fù)外骨骼產(chǎn)品遲遲無 法普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本公開實施例提供一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人。

根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人，包括：

座椅1、機柜2、顯示設(shè)備3、四自由度機械臂4和/或四自由度機械臂5；

機柜2通過電源和通信線纜與四自由度機械臂4或5實現(xiàn)電氣連接；顯示設(shè)備3通過電源和通信線纜與機柜2電氣連接；四自由度機械臂4和/或四自由度機械臂5通過剛性連接件6固定在座椅背面的支撐結(jié)構(gòu)上。

所述顯示設(shè)備3為外接顯示屏或虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

所述四自由度機械臂4和/或四自由度機械臂5，包括：

第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8、肩部剛性連接件9、第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10、肩部剛性連接件11、第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12、上臂剛性連接件13、第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14、小臂連接件15和扶手16；

第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8通過剛性連接件6與座椅1背面支架連接；第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10與第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8通過肩部剛性連接件9連接；第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12與第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10通過肩部剛性連接件11連接；第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14與第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12通過上臂剛性連接件13連接；扶手16與第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14通過小臂連接件15連接；扶手16與小臂連接件15之間通過滑塊凹槽的方式連接。

所述第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8、第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10、第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12、第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14分別為可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)驅(qū)動器。

所述第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8、第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10、第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12、第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14，分別包括：

伺服電機17、諧波減速機18、環(huán)形力矩傳感器19、轉(zhuǎn)矩輸出盤20、初級 減速齒輪組26；

伺服電機17驅(qū)動初級減速齒輪組26，初級減速齒輪組26驅(qū)動諧波減速機18；諧波減速機18的輸出端通過剛性連接件與環(huán)形力矩傳感器19相連接；環(huán)形力矩傳感器19通過剛性連接件與轉(zhuǎn)矩輸出盤20相連接。

所述關(guān)節(jié)驅(qū)動器中內(nèi)置角度編碼器；角度編碼器和環(huán)形力矩傳感器19的信號數(shù)據(jù)由機柜2中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集并與環(huán)形力矩傳感器19所在關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng)交聯(lián)。

所述關(guān)節(jié)驅(qū)動器中內(nèi)置緊急剎車機構(gòu)22；剎車機構(gòu)22在通電時處于解鎖狀態(tài)，關(guān)節(jié)驅(qū)動器可以在電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動；當(dāng)剎車機構(gòu)22斷電時，鎖死初級減速齒輪組26，關(guān)節(jié)驅(qū)動器無法再繼續(xù)轉(zhuǎn)動；剎車機構(gòu)22的電源由外置緊急剎車按鈕或機械臂控制軟件接通與切斷。

關(guān)節(jié)驅(qū)動器輸入端內(nèi)殼25和輸出端外殼23之間設(shè)置剛性干涉21，作為硬性動限，限制每個對應(yīng)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)范圍。

所述基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人用于包括肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)或上述任意組合的上肢關(guān)節(jié)康復(fù)；或

髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)或上述任意組合的下肢關(guān)節(jié)治療；或

上述任意關(guān)節(jié)的組合治療。

本公開的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

提供數(shù)據(jù)采集，驅(qū)動，力矩感知和各關(guān)節(jié)柔性單獨可調(diào)的柔性外骨骼。使用內(nèi)置的環(huán)形力矩傳感器作為測量手段，所有負(fù)載均通過該傳感器傳遞，提高測量的精確性。實時測量每個關(guān)節(jié)的力矩并與控制系統(tǒng)閉環(huán)交聯(lián)，每個關(guān)節(jié)的阻抗均為單獨實時可調(diào)，可令部分關(guān)節(jié)提供阻抗的同時剩余關(guān)節(jié)提供零重力或者助力。每個關(guān)節(jié)均有外置硬性動限和內(nèi)置過載保護，保證使用的安全性。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是根據(jù)另一示例性實施例示出的一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人總體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是根據(jù)一示例性實施例示出的機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)一示例性實施例示出的關(guān)節(jié)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)另一示例性實施例示出的關(guān)節(jié)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)另一示例性實施例示出的關(guān)節(jié)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種基于可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的康復(fù)外骨骼機器人總體結(jié)構(gòu)圖，包括：

本實用新型的主要結(jié)構(gòu)由座椅1、機柜2、顯示設(shè)備3、四自由度機械臂4或5組成。其中座椅1，用于在康復(fù)訓(xùn)練過程中支撐病人身體，同時作為整臺儀器的底座，所有其他結(jié)構(gòu)均固定在其上，起到支撐和穩(wěn)定的作用。機柜2通過電源和通信線纜與四自由度機械臂4或5實現(xiàn)電氣連接，用于實時數(shù)據(jù)采集、反饋、針對病人操作輸入做出反應(yīng)、對四自由度機械臂4或5進行實時控制并在系統(tǒng)層面保護病人安全的作用。顯示設(shè)備3既可以是固定在底座上的單獨顯示屏，也可以是頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。當(dāng)為顯示屏?xí)r，其通過可調(diào)支架固定在地面上，通過電源和通信線纜與機柜2實現(xiàn)電氣連接，實現(xiàn)視頻信號的實時通 訊。當(dāng)為頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備時，其通過有線或無線通信方式與機柜2實現(xiàn)視頻信號的實時通信。四自由度機械臂4或5通過剛性連接件6固定在座椅背面的支撐結(jié)構(gòu)上，并通過綁帶和扶手與康復(fù)患者的手臂實現(xiàn)物理連接。

特別的，上述的機械臂4或5可以同時安裝，也可以僅根據(jù)需要安裝一側(cè)的機械臂4或5。本實施例中，不僅包括單側(cè)機械臂的解決方案，還包括雙側(cè)機械臂的解決方案。用戶可以根據(jù)需要選擇單側(cè)或雙側(cè)機械臂的康復(fù)機器人，在使用雙側(cè)機械臂時，顯然比單側(cè)機械臂有著更高的康復(fù)效率。

本公開的顯示設(shè)備可以是外接顯示設(shè)備，如平板顯示器，或頭戴式顯示設(shè)備如虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實眼鏡。

如圖2所示，為本公開實施例提供的一個具體康復(fù)機器人實現(xiàn)裝置，其中，沒有包含顯示設(shè)備，僅包含了座椅、機械臂，并且包含了雙側(cè)機械臂。

如圖3所示，為本公開實施例提供的機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖，此處以右側(cè)機械臂5為例，機械臂的結(jié)構(gòu)布置如下：

第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8通過剛性連接件6與座椅背面支架連接。第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10與第一關(guān)節(jié)驅(qū)動器8通過肩部剛性連接件9連接。第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12與第二關(guān)節(jié)驅(qū)動器10通過肩部剛性連接件11連接。第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14與第三關(guān)節(jié)驅(qū)動器12通過上臂剛性連接件13連接。扶手16與第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14通過小臂連接件15連接。扶手16與小臂連接件15之間通過滑塊凹槽的方式連接以提供一個被動旋轉(zhuǎn)自由度，其旋轉(zhuǎn)軸線與康復(fù)患者腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線重合。第一、二、三關(guān)節(jié)驅(qū)動器8、10、12的轉(zhuǎn)動軸線之間在活動時可能為硬性/軟性動限允許的任意夾角，但其交點一直位于康復(fù)患者的肩關(guān)節(jié)活動中心。第四關(guān)節(jié)驅(qū)動器14的轉(zhuǎn)動軸線與康復(fù)患者的肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線重合。剛性連接件的選擇可能為一個或多個可調(diào)螺桿，或者為通過增材制造手段生產(chǎn)的更符合康復(fù)患者輪廓的不可調(diào)連接件?？祻?fù)患者上臂通過一條或數(shù)條剛性連接件環(huán)或柔性綁帶與機械臂5固定?？祻?fù)患者小臂通過一條或數(shù)條剛性連接件環(huán)或柔性綁帶與機械臂固定?？祻?fù)患者手掌通過扶手16與小臂連接件固定。

本公開實施例的扶手16所提供的腕關(guān)節(jié)被動旋轉(zhuǎn)自由度可由關(guān)節(jié)驅(qū)動器提供的主動自由度代替。

本公開實施例中，主要特點如下：肩部可實現(xiàn)三自由度，軸線交點；肘部：單自由度，軸線位置；連接件選擇：螺桿或3D打?。粰C械臂與手臂的連接機構(gòu)。

具體的，如圖4所示，為本公開實施例提供的關(guān)節(jié)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖，具體如下：

本公開實施例關(guān)節(jié)驅(qū)動器為可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)。其主要結(jié)構(gòu)包括伺服電機17驅(qū)動初級減速齒輪組26，初級減速齒輪組26驅(qū)動諧波減速機18。諧波減速機18的輸出端通過剛性連接件與環(huán)形力矩傳感器19相連。環(huán)形力矩傳感器19則通過剛性連接件與轉(zhuǎn)矩輸出盤20相連接。關(guān)節(jié)驅(qū)動器中同時內(nèi)置角度編碼器。角度編碼器和環(huán)形力矩傳感器19的信號數(shù)據(jù)由機柜2中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集并與環(huán)形力矩傳感器19所在關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng)交聯(lián)。

關(guān)節(jié)驅(qū)動器中內(nèi)置緊急剎車機構(gòu)22。剎車機構(gòu)22在通電時處于解鎖狀態(tài)，此時關(guān)節(jié)驅(qū)動器可以在電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動。當(dāng)剎車機構(gòu)22斷電時即鎖死初級減速齒輪組26，此時關(guān)節(jié)驅(qū)動器無法再繼續(xù)轉(zhuǎn)動。剎車機構(gòu)22的電源可由外置緊急剎車按鈕或機械臂控制軟件接通與切斷。

具體的，如圖5所示，為本公開實施例中關(guān)節(jié)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，包括了伺服電機17、諧波減速機18、環(huán)形力矩傳感器19。其中的環(huán)形力矩傳感器19是現(xiàn)有技術(shù)中所沒有實現(xiàn)的。

為了保證康復(fù)患者的安全，如圖6所示，關(guān)節(jié)驅(qū)動器輸入端內(nèi)殼25和輸出端外殼23之間設(shè)計有剛性干涉21作為硬性動限，限制每個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)范圍，保證在康復(fù)訓(xùn)練過程中每個關(guān)節(jié)的活動范圍不會超過人體關(guān)節(jié)的極限。

本公開實施例所述的機械臂關(guān)節(jié)設(shè)置為一種方式。同樣的原理設(shè)計可用于包括肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)以及任意組合的上肢關(guān)節(jié)，或者髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)以及任意組合的下肢關(guān)節(jié)。

本公開實施例記載的力矩傳感器位置，設(shè)計與數(shù)據(jù)采集方式只是一種可能的實現(xiàn)方式。任何通過力矩傳感器傳遞關(guān)節(jié)全部扭矩并通過測量傳感器形變獲取關(guān)節(jié)扭矩的實現(xiàn)方式，只要應(yīng)用于外骨骼，即在本公開保護之內(nèi)。

進一步的，本公開實施例的運行需要控制軟件系統(tǒng)的幫助。關(guān)節(jié)驅(qū)動器的控制軟件采集的數(shù)據(jù)包括角度編碼器提供的關(guān)節(jié)位移信號和力矩傳感器提供的關(guān)節(jié)扭矩信號。并能通過伺服電機17的輸出在關(guān)節(jié)上實現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前負(fù)載，負(fù)載方向，負(fù)載變化率及歷史改變關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度，角速度及角加速度，或根據(jù)當(dāng)前關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度，角速度及角加速度改變前負(fù)載，負(fù)載方向，負(fù)載變化率。從而使整條外骨骼機械臂4或5在總體控制軟件綜合各個關(guān)節(jié)的輸入信號后可實現(xiàn)如下功能：助力，零重力，阻抗，過載保護，急停。

本公開實施例的關(guān)節(jié)驅(qū)動器之間、關(guān)節(jié)驅(qū)動器和扶手之間的連接件可以是螺桿、絲杠或其他可調(diào)長度的連接方式，亦可為運用增材制造方式生產(chǎn)的連接件。

本實施例中，與當(dāng)前類似產(chǎn)品相比，肢體力量測量與診斷，針對每個關(guān)節(jié)可定制。通過測量每個關(guān)節(jié)驅(qū)動器上測得的輸入力矩，可獲得針對每個佩戴者每個關(guān)節(jié)不同方向上力量的精確數(shù)據(jù)，從而對病人各關(guān)節(jié)當(dāng)前的健康狀況獲得清晰的評估，便于醫(yī)護人員制定下一步的康復(fù)計劃。

肢體活動助力、零重力、阻尼，針對每個關(guān)節(jié)可定制。通過測量關(guān)節(jié)驅(qū)動器的當(dāng)前位置和輸入力矩，針對軟件模式設(shè)定的區(qū)別，可為每個關(guān)節(jié)分別提供如下三種活動模式：助力，零重力和阻尼，從而可以獲得高度定制化的康復(fù)手段。舉例來說，可以在為肩關(guān)節(jié)相關(guān)肌肉提供鍛煉的同時為康復(fù)進程較為滯后的肘關(guān)節(jié)提供移動時的助力。

康復(fù)數(shù)據(jù)的分析與匯總，歷史記錄與云端備份?？祻?fù)訓(xùn)練過程中采集的病人所有肢體活動與力量數(shù)據(jù)均經(jīng)過軟件進行處理、匯總，并將歷史記錄保存于云端服務(wù)器。醫(yī)護人員將可隨時隨地審閱、評估病人的康復(fù)進程并對康復(fù)計劃進行相應(yīng)修改。同時由于數(shù)據(jù)在云端備份，即使康復(fù)患者隨后前往不同的康復(fù) 機構(gòu)，數(shù)據(jù)仍可隨之遷移并由新機構(gòu)的醫(yī)護人員讀取并使用。

外置緊急停止功能。由于關(guān)節(jié)驅(qū)動器內(nèi)置剎車功能，產(chǎn)品提供外置緊急剎車功能。當(dāng)佩戴者或醫(yī)護人員認(rèn)為必要時可激活此功能，此時機械臂電源切斷，每個關(guān)節(jié)驅(qū)動器都將鎖死。

軟性動限，過載保護與急停。通過測量關(guān)節(jié)驅(qū)動器的當(dāng)前位置和輸入力矩，控制軟件可實時監(jiān)控突然的或幅度較大的位移與負(fù)載變化，當(dāng)變化的總量或速率超出軟件內(nèi)設(shè)定的軟性動限與過載保護閾值時，軟件將自動停止機械臂的運行或者切斷通往機械臂的電源以保證用戶的安全。閾值可針對佩戴者每個關(guān)節(jié)的具體情況進行單獨設(shè)置，滿足不同佩戴者的潛在不同需求以保證更強的安全性。

關(guān)節(jié)驅(qū)動器的內(nèi)在柔順性，針對每個關(guān)節(jié)可定制。關(guān)節(jié)驅(qū)動器控制系統(tǒng)中位移與力矩交聯(lián)的控制模式令每個關(guān)節(jié)可表現(xiàn)出柔順性，從而將負(fù)載的變化率保持在佩戴者感到舒適的范圍內(nèi)，不會由于外骨骼位移或者負(fù)載的突然變化導(dǎo)致佩戴者收到損傷。

簡化的可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。采用的可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動器相比僅增加一個零件，即環(huán)形力矩傳感器。與現(xiàn)有應(yīng)用于康復(fù)外骨骼的可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包含直線彈簧、鋼絲繩以及相應(yīng)形變測量手段的結(jié)構(gòu)相比，零件總數(shù)少，控制系統(tǒng)軟件編寫難度低。

簡化的外骨骼自身結(jié)構(gòu)及其重量和慣性。同樣采用可變?nèi)嵝躁P(guān)節(jié)的其他外骨骼相比，簡化的驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)省略了：外置傳感器及相應(yīng)的裝配、測量、校準(zhǔn)要求，將驅(qū)動器的動作傳導(dǎo)到外骨骼活動部位的傳動機構(gòu)及其帶來的安裝、測量誤差，以提供柔性連接和提高安全性為目的的滑塊、絲桿、彈簧、尼龍繩。上述結(jié)構(gòu)及為其連接、支撐的連接件及其重量。

產(chǎn)品成本、使用成本與功能。由于簡化的結(jié)構(gòu)帶來的成本下降，令本實用新型可在同類產(chǎn)品三分之一的價格下提供支持雙臂操作的產(chǎn)品。有雙側(cè)肢體康復(fù)需要的病人只需付出同樣的時間和經(jīng)濟成本即可獲得兩倍的收益。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的公開后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。