本发明涉及可穿戴机器人性能测量，具体涉及一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试方法及系统。
背景技术：
1、可穿戴式机器人被认为是未来机器人技术的发展方向之一，它们能够实现更高的灵活性和更好的人机协作，有助于提高工作效率和生产力。同时，可穿戴式机器人还能够为人类提供更多的便利和安全保障。尽管可穿戴式机器人有着巨大的潜力，但目前也存在一些问题需要解决。由于可穿戴式机器人的重量通常比较重，如果设计和性能不当，可能会造成长时间的压迫和挤压，损伤腰背部器官。因此，在可穿戴式机器人测试中必须对人体腰背部关节的支撑效果进行测试评估，通过测量腰背部关节在不同位姿下的弯曲角度和所受力矩，来确定穿戴机器人对腰背部关节的支撑作用。根据测量结果，可以判断可穿戴机器人是否能够有效提升腰背部关节的稳定性，以及是否对腰背部关节造成不良影响。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了解决现有测试方法并没有测试腰背部关节支撑性能的问题，不能对可穿戴机器人是否能够有效提升腰背部关节的稳定性，以及是否对腰背部关节造成不良影响进行评价的问题，提出腰背部支撑平均助力率测试方法，提供一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试方法及系统。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试方法，包括以下步骤：
4、(1)测试位姿选取：
5、根据测试需求，选取相应的测试位姿，包括直立位姿、仅腰部弯曲位姿、仅膝部弯曲位姿、腰膝弯曲位姿四种位姿。
6、(2)设置初始髋关节、膝关节的弯曲角度：
7、根据选取的测试位姿，设定测试假人颈部和膝关节的初始位置，根据测试位姿的动作信息，设定选择测试假人颈部和膝关节是固定或自由运动，并设置髋关节和膝关节的初始弯曲角度。
8、(3)设置测试速度和测试载荷：
9、根据测试位姿的真实运动特征，绘制对应测试位姿运动时的行走助力、拾取助力、平衡助力、搬运助力的运动速度曲线，包括加速段、稳定段、减速段，将测试速度曲线输入至测试系统中，同时在假人颈部上方加载可穿戴机器人额定助力负载。
10、(4)采集并计算自然条件下髋关节所受力矩：
11、测试系统开始启动，系统执行块带动假人按照以上设置的参数，执行相应的位姿动作，采集整个动作流程的力学参数、角度参数，并计算自然条件下髋关节所受力矩ms。
12、(5)安装可穿戴机器人，重复执行步骤(4)：
13、将可穿戴机器人安装在测试假人腰背部位置，启动可穿戴机器人开关，重复执行步骤(4)的操作，计算安装可穿戴机器人条件下髋关节所受力矩mr。
14、(6)评估腰背支撑性能：
15、重复以上测试步骤n次，通过穿戴前后的髋关节所受力矩计算可穿戴机器人腰背支撑性能的表征参数平均助力率ra，可以通过公式(1)计算。
16、
17、根据本发明的另一方面，提供了一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试方法及系统，所述系统包括：
18、假人模块，用于模拟真实人体动作，由躯干和大腿部位组成，表面覆盖纤维增强复合材料。在测试假人颈部关节固定一个三维力传感器，用于采集假人运动时假人上肢所受各方向的力参数。在测试假人髋关节处固定一个旋转编码器，用于采集假人运动时髋关节的旋转角度。
19、加载模块，用于施加可穿戴机器人额定助力负载，位于测试假人上方，能够施加在测试假人上肢部位，能够根据工况调整测试负载为10％额定负载、50％额定负载、100％额定负载。
20、运动模块，用于驱动测试假人进行位姿的变换和运动，由头部运动滑轨、腿部运动滑轨、驱动电机组成，能够根据测试需求更改测试假人的颈部和膝关节的位置，并设置其为固定或活动形式，使其可以实现直立位姿、仅腰部弯曲位姿、仅膝部弯曲位姿、腰膝弯曲位姿四种位姿，并按照指定速度进行位姿运动。
21、采集模块，用于采集测试过程中的测试数据，其中，所述测试数据包括：颈部关节x/y/z方向力、髋关节旋转角度、颈部关节移动距离、腿部关节移动距离。
22、计算模块，用于根据所述测试数据，基于预置的几何模型计算安装可穿戴机器人前后髋关节所受力矩参数。
23、输出模块，用于根据计算结果，基于预置的腰背支撑性能分析模型进行结果分析，输出安装可穿戴机器人前后髋关节所受力矩结果、平均助力率计算结果。
24、基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种可穿戴机器人腰背支撑测试方法中任一项的步骤。
25、基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：上述的计算机可读存储介质；以及一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27、采用本发明的方法后，能够针对不同的测试场景和负载模拟真实的使用情况，准确的评估可穿戴机器人的实际效果，对可穿戴机器人的减负能力、助力能力进行评估测试，支持常见的站立、腰部弯曲(弯腰姿势)、腰膝弯曲(半蹲姿势)、膝部弯曲(下蹲姿势)等几种姿势的测试，测试方法简单易行，不需要复杂的仪器设备和技术难度高的操作，能够对可穿戴机器人的腰背支撑性能进行准确可靠的测试，可以提供可信的测试结果。本发明提出了标准化的测试方法，提升了测试的一致性和有效性，进一步提高可穿戴机器人的实用性和可靠性，为人们的生活和工作带来更大的便利，为可穿戴机器人的实验提供一种新的技术手段。
1.一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
2.一种可穿戴机器人腰背支撑性能测试系统，其特征在于：该测试系统包括：
3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现如权利要求1中任一项所述方法的步骤。
4.一种电子设备，其特征在于：包括：权利要求3中所述的计算机可读存储介质；以及一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
