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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种可穿戴柔性膝关节助力服获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN113230097B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202110590414.4，技术领域涉及：A61H3/00；该发明授权一种可穿戴柔性膝关节助力服是由张连存;王志恒;黄强;张伟民设计研发完成，并于2021-05-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种可穿戴柔性膝关节助力服在说明书摘要公布了：本发明公开了一种可穿戴柔性膝关节助力服，包括便携式控制系统、助力服左腿穿戴组件、助力服右腿穿戴组件和航姿参考系统组件AHRS。航姿参考系统组件能够对人体的大腿和小腿相对地面的摆动角度参数进行实时获取，并反馈给便携式控制系统。所述便携式控制系统根据用户步态和运动模式，利用基于双闭环机制的滑模变结构控制方法,对助力服左腿穿戴组件和助力服右腿穿戴组件的气压进行实时控制，在行走过程中提供与用户的步态和运动模式一致的、在人体矢状面内从左腿或右腿的大腿和小腿的后侧以及膝盖窝侧的气压作用力，以及为膝关节提供在0°‑180°范围内伸展的转矩，达到辅助膝关节运动的目的。

本发明授权一种可穿戴柔性膝关节助力服在权利要求书中公布了：1.一种可穿戴柔性膝关节助力服，包括： 便携式控制系统，其能够对获取的数据进行处理，以及对驱动及气压输出进行控制； 助力服左腿穿戴组件，其用于穿戴在左腿膝关节，能够在人体矢状面内从左腿的大腿和小腿的后侧，以及膝盖窝侧提供压力作用力，为左腿膝关节提供在0°-180°范围内伸展的转矩，从而辅助左腿膝关节伸展； 助力服右腿穿戴组件，其用于穿戴在右腿膝关节，能够在人体矢状面内从右腿的大腿和小腿的后侧，以及膝盖窝侧提供压力作用力，为右腿膝关节提供在0°-180°范围内伸展的转矩，从而辅助右腿膝关节伸展； 航姿参考系统组件AHRS，其能够对左、右腿大腿相对地面的摆动角度参数进行实时获取，为所述便携式控制系统提供用户的步态和运动模式数据； 所述便携式控制系统能够按照用户的步态和运动模式，实时控制所述助力服左腿穿戴组件和助力服右腿穿戴组件的气压，为用户提供与其步态和运动模式一致的、辅助膝关节在0°-180°范围内伸展的转矩，辅助左右腿膝关节伸展； 所述便携式控制系统包括：控制箱本体、控制器、气泵驱动器、气泵、两位三通正压气阀、气压传感器、转速检测单元、电池组，以及电连接器； 所述控制器用于对数据进行接收、计算、处理，以及指令发送； 所述气泵用于为所述助力服左腿穿戴组件和所述助力服右腿穿戴组件提供正压； 所述两位三通正压气阀能够对所述气泵的正压输出到所述助力服左腿穿戴组件和所述助力服右腿穿戴组件之间不同气流输送通道进行切换，以及对所述助力服左腿穿戴组件和所述助力服右腿穿戴组件的正压和负压进行切换； 所述助力服左腿穿戴组件和助力服右腿穿戴组件分别进一步包括：包围式护膝、TPU正压驱动器、航姿参考系统组件、魔术贴A以及魔术贴B； 所述可穿戴柔性膝关节助力服还包括： 气压传感器，其能够实时采集TPU正压驱动器的压力信息，并实时反馈给控制器； 所述控制器采用所述航姿参考系统组件AHRS、步态估算模型及膝关节力矩模型，对人体当前的行走步态进行识别并进行力矩指令和气压指令的计算；所述气泵控制器利用基于双闭环机制的滑模变结构控制方法,构建气压-转速-气阀指令计算模型，实时计算满足模型所需要的气泵转速和气阀开关量；微型气泵和两位三通正压气阀按照气泵控制器指令，执行相应动作，通过柔性助力执行系统为用户的膝关节提供与步态周期和膝关节力矩需求匹配的辅助力矩； 所述基于双闭环机制的滑模变结构控制方法是在气压闭环调节基础上，构建内环的转速闭环调节模块，加快气压调节的速度； 所述基于双闭环机制的滑模变结构控制方法，设定ut为滑模控制器，St为切换函数，当St＝0时为滑模面；u+t和u-t分别为滑模面左右两侧的控制器；通过切换不同的控制器，实现反馈迅速达到给定的目标，最终实现更好的动态响应，具体可以表述为： 为实现滑模控制器，首先构造滑模面；要调节的变量是转速，同时最终要调节的是气压，而气压是由转速的积分构成，因此基于这两个量构造滑模面如下： S＝X1+CX24 其中，wr分别是电机的给定转速和实际转速，S为切换函数； 已知电机的运动方程： 设定气压误差表达式： e＝P*-p6 wr＝ke7 联合上面公式，对S求导可得： 其中，Te为输出转矩，Tl为负载转矩，J为转动惯量，P*为给定气压，p为实际气压，k、C为常数，e为给定气压与实际气压的差； 设定滑模控制率为： 其中：S为切换函数，ξ、k2为常数， 联合上述各式，可以求得输出转矩的表达式，即滑模控制器的输出量为：

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