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龍圖騰網獲悉北京理工大學申請的專利一種可穿戴柔性膝關節助力服獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN113230097B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202110590414.4，技術領域涉及：A61H3/00；該發明授權一種可穿戴柔性膝關節助力服是由張連存;王志恒;黃強;張偉民設計研發完成，并于2021-05-28向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種可穿戴柔性膝關節助力服在說明書摘要公布了：本發明公開了一種可穿戴柔性膝關節助力服，包括便攜式控制系統、助力服左腿穿戴組件、助力服右腿穿戴組件和航姿參考系統組件AHRS。航姿參考系統組件能夠對人體的大腿和小腿相對地面的擺動角度參數進行實時獲取，并反饋給便攜式控制系統。所述便攜式控制系統根據用戶步態和運動模式，利用基于雙閉環機制的滑模變結構控制方法,對助力服左腿穿戴組件和助力服右腿穿戴組件的氣壓進行實時控制，在行走過程中提供與用戶的步態和運動模式一致的、在人體矢狀面內從左腿或右腿的大腿和小腿的后側以及膝蓋窩側的氣壓作用力，以及為膝關節提供在0°?180°范圍內伸展的轉矩，達到輔助膝關節運動的目的。

本發明授權一種可穿戴柔性膝關節助力服在權利要求書中公布了：1.一種可穿戴柔性膝關節助力服，包括： 便攜式控制系統，其能夠對獲取的數據進行處理，以及對驅動及氣壓輸出進行控制； 助力服左腿穿戴組件，其用于穿戴在左腿膝關節，能夠在人體矢狀面內從左腿的大腿和小腿的后側，以及膝蓋窩側提供壓力作用力，為左腿膝關節提供在0°-180°范圍內伸展的轉矩，從而輔助左腿膝關節伸展； 助力服右腿穿戴組件，其用于穿戴在右腿膝關節，能夠在人體矢狀面內從右腿的大腿和小腿的后側，以及膝蓋窩側提供壓力作用力，為右腿膝關節提供在0°-180°范圍內伸展的轉矩，從而輔助右腿膝關節伸展； 航姿參考系統組件AHRS，其能夠對左、右腿大腿相對地面的擺動角度參數進行實時獲取，為所述便攜式控制系統提供用戶的步態和運動模式數據； 所述便攜式控制系統能夠按照用戶的步態和運動模式，實時控制所述助力服左腿穿戴組件和助力服右腿穿戴組件的氣壓，為用戶提供與其步態和運動模式一致的、輔助膝關節在0°-180°范圍內伸展的轉矩，輔助左右腿膝關節伸展； 所述便攜式控制系統包括：控制箱本體、控制器、氣泵驅動器、氣泵、兩位三通正壓氣閥、氣壓傳感器、轉速檢測單元、電池組，以及電連接器； 所述控制器用于對數據進行接收、計算、處理，以及指令發送； 所述氣泵用于為所述助力服左腿穿戴組件和所述助力服右腿穿戴組件提供正壓； 所述兩位三通正壓氣閥能夠對所述氣泵的正壓輸出到所述助力服左腿穿戴組件和所述助力服右腿穿戴組件之間不同氣流輸送通道進行切換，以及對所述助力服左腿穿戴組件和所述助力服右腿穿戴組件的正壓和負壓進行切換； 所述助力服左腿穿戴組件和助力服右腿穿戴組件分別進一步包括：包圍式護膝、TPU正壓驅動器、航姿參考系統組件、魔術貼A以及魔術貼B； 所述可穿戴柔性膝關節助力服還包括： 氣壓傳感器，其能夠實時采集TPU正壓驅動器的壓力信息，并實時反饋給控制器； 所述控制器采用所述航姿參考系統組件AHRS、步態估算模型及膝關節力矩模型，對人體當前的行走步態進行識別并進行力矩指令和氣壓指令的計算；所述氣泵控制器利用基于雙閉環機制的滑模變結構控制方法,構建氣壓-轉速-氣閥指令計算模型，實時計算滿足模型所需要的氣泵轉速和氣閥開關量；微型氣泵和兩位三通正壓氣閥按照氣泵控制器指令，執行相應動作，通過柔性助力執行系統為用戶的膝關節提供與步態周期和膝關節力矩需求匹配的輔助力矩； 所述基于雙閉環機制的滑模變結構控制方法是在氣壓閉環調節基礎上，構建內環的轉速閉環調節模塊，加快氣壓調節的速度； 所述基于雙閉環機制的滑模變結構控制方法，設定ut為滑模控制器，St為切換函數，當St＝0時為滑模面；u+t和u-t分別為滑模面左右兩側的控制器；通過切換不同的控制器，實現反饋迅速達到給定的目標，最終實現更好的動態響應，具體可以表述為： 為實現滑模控制器，首先構造滑模面；要調節的變量是轉速，同時最終要調節的是氣壓，而氣壓是由轉速的積分構成，因此基于這兩個量構造滑模面如下： S＝X1+CX24 其中，wr分別是電機的給定轉速和實際轉速，S為切換函數； 已知電機的運動方程： 設定氣壓誤差表達式： e＝P*-p6 wr＝ke7 聯合上面公式，對S求導可得： 其中，Te為輸出轉矩，Tl為負載轉矩，J為轉動慣量，P*為給定氣壓，p為實際氣壓，k、C為常數，e為給定氣壓與實際氣壓的差； 設定滑模控制率為： 其中：S為切換函數，ξ、k2為常數， 聯合上述各式，可以求得輸出轉矩的表達式，即滑模控制器的輸出量為：

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