针对中国老龄化加剧所引发的老人走失及当前智能拐杖发展中存在的问题,设计了一种由照明装置、反光模块和定位装置等构成的螺纹调节式智能助老拐杖。利用老年人的身高、体重等参数对该拐杖进行了机械设计及力学有限元分析。分析结果表明,当拐杖承受的力为2倍老年人体重时,仍具有较高的机械性能,可满足老人的日常出行需求。同时设计了基于北斗导航的智能定位及通信系统,可实时记录老年人的出行状态及位置,保障老年人出行的安全性。与现有智能拐杖相比,该拐杖通过螺纹调节长度,具有更高的稳定性和更长的寿命。

针对老年人在水平地面行走过程中失衡的难题,提出了一种柔性关节驱动的四自由度髋部外骨骼机器人,以辅助老年人在行走过程中实时调节步宽、步长和步频以保持行走平衡。对髋部外骨骼辅助行走平衡控制策略进行研究,根据建立的线性倒立摆模型解算人体行走时的质心位移和速度。基于瞬时捕获点理论设计辅助行走平衡控制策略。通过人体实验验证了所设计的髋部外骨骼和辅助行走平衡控制策略的有效性。

基于人体行走的基本规律,针对有行走障碍的老年人等目标人群,结合外骨骼器具的使用条件,设计了两种用于辅助起坐支撑的外骨骼结构装置,同时对比了两种装置的不同之处和使用条件。装置整体采用Arduino单片机控制,主要通过安装在大腿外侧的舵机提供动力,同时安装有多个传感器装置,提高控制的准确度与灵敏度。这两种外骨骼支撑助力装置将对于外骨骼装置的推广和发展有一定的参考价值。