【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下外骨骼，涉及一种水下助力柔性外骨骼系统。
技术介绍
1、蛙泳在游泳中拥有重要地位，它是一种广泛被使用的游泳姿势，适合各个年龄和不同技术水平的游泳者。在目前的水中救援、初学者学习、水中观察和科研、水中拍摄和摄影等水上活动中发挥重要作用。但是蛙泳的缺点主要有：速度慢、体力消耗大、腿部效率较低等。
2、在许多应用场景中，需要游泳者长时间进行蛙泳。由于蛙泳需要频繁地进行肢体动作和呼吸，如果游泳者在技术不佳或者体能不足的情况下长时间游泳，容易导致肌肉疲劳甚至抽筋，增加溺水的风险。因此，基于人类运动意图感知技术的助力外骨骼机器人对于长时间需要蛙泳进行水中作业的人员提供一定的助力效果来提高作业效率，避免危险发生。
3、cn 114800445 a公开了一种用于水中救援的两栖外骨骼机器人系统，cn114797062 a公开了一种游泳教学辅助外骨骼装置，cn 211836182 u公开了一种单人潜水助力装置。上述现有技术虽然能够辅助操作者的水下运动，但其多为机械外骨骼，设备复杂而繁重，关节自由度差，并非特别针对蛙泳进行助力，用户体验较差。
4、因此，开发一种对姿势变化的适应性好、关节自由度好且用户体验好的水下外骨骼极具现实意义。
技术实现思路
1、由于现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供了一种对姿势变化的适应性好、关节自由度好且用户体验好的水下外骨骼，具体为一种水下助力柔性外骨骼系统，其结构简单、灵活、针对性强，基于运动意图感知技术对游泳者提供助
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种水下助力柔性外骨骼系统，包括柔性绑缚单元、踝关节助力单元、感知单元以及脚蹼；
4、所述柔性绑缚单元包括背心和小腿绑缚部分；
5、所述踝关节助力单元包括背屈助力鲍登线、跖屈助力鲍登线和踝关节驱动单元，所述踝关节驱动单元包括控制器，所述踝关节驱动单元固定在背心上，所述背屈助力鲍登线及跖屈助力鲍登线利用小腿绑缚部分固定在用户的小腿部，所述背屈助力鲍登线连接至所述脚蹼的前端，所述跖屈助力鲍登线经脚蹼连接带连接至所述脚蹼的后端，所述背屈助力鲍登线、跖屈助力鲍登线与踝关节驱动单元连接；
6、所述感知单元用于接受用户动作意图信号，并将相关信号传送至控制器，控制器处理相关信号后得到控制方案，并根据控制方案控制踝关节驱动单元做出相应动作提供助力。
7、上述水下助力柔性外骨骼系统的运行逻辑如下：
8、感知单元收集用户在蛙泳时的动作意图信号，动作意图信号传输至控制器，控制器会对收集到的动作意图信号进行预处理、特征提取和分类，判断出此时用户处于蛙泳何种动作阶段，预处理即将收集到的信号进行滤波，去掉无用的信号，对有用的信号放大并加以使用；特征提取即收集每个动作的特征信号，特征信号的不同代表了蛙泳不同阶段的动作；分类则是根据不同的动作特征判断出用户正处于蛙泳何种动作阶段，得到处理结果后控制器根据结果确定控制方案，而后根据控制方案控制踝关节助力单元作出相应动作实现对踝关节的助力。
9、本专利技术的水下助力柔性外骨骼系统，结构设计合理，利用感知单元能够提前预测用户运动意图以实现最佳的助力工作，准确性好、操作简单且适应性强；将主要部件布置在背心上，能够最大限度的降低下半身的负载，以方便用户游泳；整体为柔性外骨骼，能使其更好贴合和适应人体的运动、提供更大的关节自由度、对姿势变化有更好的适应性，且整体重量轻巧，可以提供更舒适的穿着体验，应用前景好。
10、作为优选的技术方案：
11、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述背屈助力鲍登线及跖屈助力鲍登线分别有两根；
12、两根背屈助力鲍登线分别连接至两脚蹼的前端；
13、两根跖屈助力鲍登线分别经两脚蹼连接带连接至两脚蹼的后端。
14、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，位于用户同一侧的背屈助力鲍登线与跖屈助力鲍登线在用户大腿外侧汇合后经过后臀部连接至踝关节驱动单元。
15、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述感知单元包括小腿前侧惯性传感器和小腿后侧惯性传感器；
16、所述小腿前侧惯性传感器和小腿后侧惯性传感器利用小腿绑缚部分分别固定在用户的小腿的前侧和后侧；
17、所述小腿前侧惯性传感器和小腿后侧惯性传感器均经过了防水处理。
18、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述踝关节驱动单元还包括踝关节驱动外壳、踝关节驱动顶盖、电子调速器、踝关节驱动绕线轮、传动轴、从动齿轮、主动齿轮和踝关节驱动电机；
19、所述踝关节驱动顶盖安装在踝关节驱动外壳的顶部且踝关节驱动顶盖与踝关节驱动外壳围成盒装结构，所述电子调速器、从动齿轮、主动齿轮和踝关节驱动电机均布置在踝关节驱动外壳内，所述踝关节驱动外壳的水平方向的两侧壁上开有相互匹配的通孔组，所述传动轴穿过通孔组且传动轴的两端分别与位于踝关节驱动外壳外的两踝关节驱动绕线轮固定连接，所述传动轴上套装固定有从动齿轮，所述踝关节驱动电机的驱动轴上套装固定有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合；
20、所述背屈助力鲍登线及跖屈助力鲍登线缠绕在踝关节驱动绕线轮上。
21、当踝关节驱动电机转动时可带动两侧踝关节驱动绕线轮进行旋转，从而形成缠绕在踝关节驱动绕线轮上鲍登线的收放运动，达到对踝关节背屈或跖屈的助力效果。
22、通过单个踝关节驱动单元即可实现对两侧踝关节的助力，不仅同步性好，能够为蛙泳泳姿进行规范，而且能够最大限度减轻系统重量，减轻用户负荷，提高用户体验。
23、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述踝关节驱动顶盖与所述踝关节驱动外壳之间设有踝关节驱动防水圈以实现壳体的防水密封，所述传动轴与所述踝关节驱动外壳之间设有传动轴防水圈以实现该位置的防水密封。
24、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述通孔组安装有轴承，轴承的轴承外圈与踝关节驱动外壳固定且轴承的轴承内圈通过过盈配合与传动轴固定。
25、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述踝关节驱动绕线轮两侧设置踝关节驱动绕线轮外壳，以防止鲍登线在运动过程中发生跳出线槽的情况。
26、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述踝关节驱动外壳内设有为所述水下柔性外骨骼机器人系统供电的电池。
27、如上所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，所述踝关节驱动顶盖上安装有防水接头以确保壳体的密封性，用于连接感知单元和控制器的数据线通过防水接头穿入踝关节驱动外壳内。
28、以上技术方案仅为本专利技术的一种可行的技术方案而已，本专利技术的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。
29、上述专利技术具有如下优点或者有益效果：
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于：包括柔性绑缚单元、踝关节助力单元、感知单元以及脚蹼；
2.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述背屈助力鲍登线及跖屈助力鲍登线分别有两根；
3.根据权利要求2所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，位于用户同一侧的背屈助力鲍登线与跖屈助力鲍登线在用户大腿外侧汇合后经过后臀部连接至踝关节驱动单元。
4.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述感知单元包括小腿前侧惯性传感器和小腿后侧惯性传感器；
5.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动单元还包括踝关节驱动外壳、踝关节驱动顶盖、电子调速器、踝关节驱动绕线轮、传动轴、从动齿轮、主动齿轮和踝关节驱动电机；
6.根据权利要求5所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动顶盖与所述踝关节驱动外壳之间设有踝关节驱动防水圈以实现壳体的防水密封，所述传动轴与所述踝关节驱动外壳之间设有传动轴防水圈。
7.根据权利要求5所述的一种
8.根据权利要求5所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动绕线轮两侧设置踝关节驱动绕线轮外壳。
9.根据权利要求5所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动外壳内设有为所述水下柔性外骨骼机器人系统供电的电池。
10.根据权利要求5所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动顶盖上安装有防水接头，用于连接感知单元和控制器的数据线通过防水接头穿入踝关节驱动外壳内。
...【技术特征摘要】
1.一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于：包括柔性绑缚单元、踝关节助力单元、感知单元以及脚蹼；
2.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述背屈助力鲍登线及跖屈助力鲍登线分别有两根；
3.根据权利要求2所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，位于用户同一侧的背屈助力鲍登线与跖屈助力鲍登线在用户大腿外侧汇合后经过后臀部连接至踝关节驱动单元。
4.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述感知单元包括小腿前侧惯性传感器和小腿后侧惯性传感器；
5.根据权利要求1所述的一种水下助力柔性外骨骼系统，其特征在于，所述踝关节驱动单元还包括踝关节驱动外壳、踝关节驱动顶盖、电子调速器、踝关节驱动绕线轮、传动轴、从动齿轮、主动齿轮和踝关节驱动电机；
6.根据权利要求5所述的一种水下助力柔性...
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