一种髋关节外骨骼的控制方法及装置转让专利
申请号 : CN202110536907.X
文献号 : CN113143697B
文献日 : 2022-03-08
发明人 : 叶晶 , 陈功 , 林颖 , 张玲 , 胡广 , 刘俊 , 叶志峰 , 周谟龙 , 刘立升 , 郭登极
申请人 : 深圳市迈步机器人科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种髋关节外骨骼的控制方法,所述方法为非治疗目的的方法,其特征在于,包括:获取穿戴者穿戴的左侧髋关节外骨骼的左侧当前转动角度轨迹和左侧当前转动角速度轨迹,以及右侧髋关节外骨骼的右侧当前转动角度轨迹和右侧当前转动角速度轨迹,并依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;具体地,若所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹中存在与预设的标准角速度曲线相似度大于第一预设值的当前区段,则判定所述状态切换趋势为所述迈步;其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋关节的转动角速度曲线;
依据所述状态切换趋势分别确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹,并依据所述助力力矩轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状态切换;具体地,若所述状态切换趋势为所述迈步,则依据所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹和预设的自适应振荡器模型确定对应于所述穿戴者的当前步态周期;依据所述当前步态周期和预设的标准迈步力矩曲线,确定左侧迈步助力轨迹和右侧迈步助力轨迹;其中,所述标准迈步力矩曲线为所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步助力轨迹为包括右侧助力起始时间的力矩轨迹;所述左侧迈步助力轨迹中包含的所述左侧助力起始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始时间相隔半个所述当前步态周期;依据所述左侧迈步助力轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者左侧下肢行走,以及依据所述右侧迈步助力轨迹驱动所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者右侧下肢行走。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态切换趋势的步骤包括:若所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹中存在与预设的标准角速度曲线相似度大于第一预设值的当前区段,则判定所述状态切换趋势为所述迈步;
其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋关节的转动角速度曲线;
或;
若所述左侧当前转动角度轨迹中包含的左侧当前前屈角度与所述右侧当前转动角度轨迹中包含的右侧当前前屈角度的差值小于或等于第二预设值,并且所述左侧当前转动角速度轨迹中包含的左侧当前后伸角速度和所述右侧当前转动角速度轨迹中包含的右侧后伸角速度均大于第四预设值,则判定所述状态切换趋势为所述起立。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述状态切换趋势分别确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹,并依据所述助力力矩轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状态切换的步骤包括:
若所述状态切换趋势为所述迈步,则依据所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹和预设的自适应振荡器模型确定对应于所述穿戴者的当前步态周期;依据所述当前步态周期和预设的标准迈步力矩曲线,确定左侧迈步助力轨迹和右侧迈步助力轨迹;其中,所述标准迈步力矩曲线为所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步助力轨迹为包括右侧助力起始时间的力矩轨迹;所述左侧迈步助力轨迹中包含的所述左侧助力起始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始时间相隔半个所述当前步态周期;
依据所述左侧迈步助力轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者左侧下肢行走,以及依据所述右侧迈步助力轨迹驱动所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者右侧下肢行走;
或;
若所述状态切换趋势为所述起立,则依据所述左侧当前转动角速度轨迹和/或所述右侧当前转动角速度轨迹确定对应于所述穿戴者的当前起立周期;依据所述当前起立周期和预设的标准起立力矩曲线确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的起立助力轨迹;其中,所述标准起立力矩曲线为所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准起立动作的力矩曲线;所述起立助力轨迹为包括起立助力起始时间和起立助力终止时间的力矩轨迹;
依据所述起立助力轨迹同时驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者切换至站立状态。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取穿戴者穿戴的左侧髋关节外骨骼的左侧当前转动角度轨迹和左侧当前转动角速度轨迹,以及右侧髋关节外骨骼的右侧当前转动角度轨迹和右侧当前转动角速度轨迹的步骤之后还包括:若预设时段内的所述左侧当前转动角度轨迹中包含的左侧当前前屈角度与所述左侧当前转动角度轨迹中包含的右侧当前前屈角度的差值均小于或等于第二预设值,并且所述预设时段内的所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均均小于第三预设值,则判定所述状态切换趋势为止步;
将对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的止步助力轨迹设置为零,并依据所述止步助力轨迹同时驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者站立;
或;
若所述左侧当前转动角度轨迹中包含的左侧当前前屈角度与所述右侧当前转动角度轨迹中包含的右侧当前前屈角度的差值小于或等于第二预设值,并且所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均大于第三预设值;则判定所述状态切换趋势为坐/蹲;
将对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的坐/蹲助力轨迹设置为零,并依据所述坐/蹲助力轨迹同时驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者切换至坐/蹲状态。
5.一种髋关节外骨骼的控制装置,其特征在于,包括:角度获取模块,用于获取穿戴者穿戴的左侧髋关节外骨骼的左侧当前转动角度轨迹和左侧当前转动角速度轨迹,以及右侧髋关节外骨骼的右侧当前转动角度轨迹和右侧当前转动角速度轨迹;
趋势确定模块,用于依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;具体地,若所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹中存在与预设的标准角速度曲线相似度大于第一预设值的当前区段,则判定所述状态切换趋势为所述迈步;其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋关节的转动角速度曲线;
力矩确定模块,用于依据所述状态切换趋势分别确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹;具体地,若所述状态切换趋势为所述迈步,则依据所述左侧当前转动角速度轨迹或所述右侧当前转动角速度轨迹和预设的自适应振荡器模型确定对应于所述穿戴者的当前步态周期;依据所述当前步态周期和预设的标准迈步力矩曲线,确定左侧迈步助力轨迹和右侧迈步助力轨迹;其中,所述标准迈步力矩曲线为所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步助力轨迹为包括右侧助力起始时间的力矩轨迹;所述左侧迈步助力轨迹中包含的所述左侧助力起始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始时间相隔半个所述当前步态周期;
力矩控制模块,用于依据所述助力力矩轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状态切换;具体地,依据所述左侧迈步助力轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者左侧下肢行走,以及依据所述右侧迈步助力轨迹驱动所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者右侧下肢行走。
6.一种计算机设备,其特征在于,包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。
8.一种应用于如权利要求1‑4任一所述的方法的髋关节外骨骼,其特征在于,包括:驱动结构和用于控制所述驱动结构转动的腰部结构;所述腰部结构包括背板组件和用于调节所述腰部结构左右宽度的调节组件;所述驱动结构通过所述调节组件连接于所述背板组件两侧;
所述调节组件包括调节主体和用于调节所述腰部结构左右宽度的第一链接件;所述第一链接件的一端与所述背板组件通过第一螺栓组件连接,另一端通过所述调节主体与所述驱动结构的端部连接;其中,所述第一螺栓组件用于调节所述第一链接件与所述背板组件的相对位置;
所述驱动结构上设有电机组件;所述背板组件上设有用于控制所述电机组件转动的控制部;所述电机组件与所述控制部电连接;
当所述穿戴者穿戴所述髋关节外骨骼时,所述腰部结构固定于所述穿戴者的腰部位置;所述驱动结构固定于所述穿戴者的下肢位置,其中,所述电机组件的位置对应于所述穿戴者髋关节的位置;
当所述髋关节外骨骼对所述穿戴者实施助力时,所述控制部驱动所述电机组件转动,带动装配有所述驱动结构的所述穿戴者的下肢转动,从而为所述穿戴者的髋关节提供助力。
说明书 :
一种髋关节外骨骼的控制方法及装置
技术领域
背景技术
障碍等问题,需要进行大量的康复训练以恢复和维持肢体的基本功能,而他们在医院完成
阶段性康复训练后,还需要在日常生活继续保持居家的下肢训练才能更好地恢复下肢运动
能力。
重复性差、康复周期长、康复效果有限和专业康复医师资源紧缺等问题。近年来,外骨骼机
器人技术的快速发展,结合康复治疗和人体生物力学等理论,逐渐引入人体辅助和康复医
疗领域。髋关节外骨骼因其轻量化、成本低、使用方便等优点,在日常辅助和训练的场景相
对于多关节外骨骼机器人更具优势。
一定的局限性;此外,现有髋关节外骨骼产品的外形无法调节,助力体验较为生硬。
发明内容
迹,并依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度轨迹、所述右侧当前转动
角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态切换趋势;其中,所述状
态切换趋势包括迈步和起立;
侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状态切换。
势的步骤包括:
步;其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋关节的转动角速度曲
线;
述左侧当前转动角速度轨迹中包含的左侧当前后伸角速度和所述右侧当前转动角速度轨
迹中包含的右侧后伸角速度均大于第四预设值,则判定所述状态切换趋势为所述起立。
骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状态切换的步骤包括:
助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步助力轨迹为包括右侧助力起
始时间的力矩轨迹;
下肢行走;
的起立助力轨迹;其中,所述起立助力轨迹为包括起立助力起始时间和起立助力终止时间
的力矩轨迹;
包括:
期;
戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨迹中包含的所述左侧助力起
始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始时间相隔半个所述当前步态
周期。
关节外骨骼的起立助力轨迹的步骤包括:
述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准起立动作的力矩曲线。
角速度轨迹的步骤之后还包括:
二预设值,并且所述预设时段内的所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均均小
于所述第三预设值,则判定所述状态切换趋势为止步;
辅助所述穿戴者站立;
屈角度和所述右侧当前前屈角度均大于第三预设值;则判定所述状态切换趋势为坐/蹲;
骼辅助所述穿戴者切换至坐/蹲状态。
前转动角速度轨迹;
切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;
外骨骼的控制方法的步骤。
腰部结构左右宽度的调节组件;所述驱动结构通过所述调节组件连接于所述背板组件两
侧;
所述驱动结构的端部连接;其中,所述第一螺栓组件用于调节所述第一链接件与所述背板
组件的相对位置;
穿戴者髋关节的位置;
助力。
第二链接件与所述第三链接件的相对位置;所述第三链接件的另一端与所述驱动结构的端
部连接。
节外展内收的被动自由度的第二铰链。
连接。
连接。
右侧当前转动角速度轨迹,并依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度
轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态
切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;依据所述状态切换趋势分别确定对应
于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹,并依据所述助力力矩
轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状
态切换,可以准确识别多种不同的下肢运动任务并提供对应的下肢助力,适用于不同场景
下的使用。
附图说明
普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附
图。
40、程序/实用工具;42、程序模块;310、角度获取模块;320、趋势确定模块;330、力矩确定模
块;340、力矩控制模块;511、背板;512、控制部;521、第一链接件;522、第二链接件;523、第
三链接件;524、第一铰链;525、第二铰链;531、电机组件;532、大腿摆杆;533、大腿挡板。
具体实施方式
是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
轨迹;
中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;
右侧当前转动角速度轨迹,并依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左侧当前转动角速度
轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态
切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;依据所述状态切换趋势分别确定对应
于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹,并依据所述助力力矩
轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行相应的状
态切换,可以准确识别多种不同的下肢运动任务并提供对应的下肢助力,适用于不同场景
下的使用。
当前转动角速度轨迹。
所述左侧当前转动角速度轨迹为所述左侧髋关节外骨骼的转动角速度随时间的变化轨迹,
其变化起始点可以是早于当前时间预设值的时间点,变化终止点为当前时间;所述右侧当
前转动角度轨迹为所述右侧髋关节外骨骼的转动角度随时间的变化轨迹,其变化起始点可
以是早于当前时间预设值的时间点,变化终止点为当前时间;所述右侧当前转动角速度轨
迹为所述右侧髋关节外骨骼的转动角速度随时间的变化轨迹,其变化起始点可以是早于当
前时间预设值的时间点,变化终止点为当前时间。
态切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立。
状态切换涉及髋关节运动;所述状态切换可以包含切换起始点和切换终止点(例如由坐/蹲
状态切换至站立状态),也可以只包含切换起始点,不包含切换终止点(例如由站立状态切
换至行走状态)。
换起始点,不包含切换终止点,则与其对应的所述助力力矩轨迹(例如迈步助力轨迹)只包
含助力起始点,不包含助力终止点。
设判定结果的所述状态切换趋势时,即按照预设规则生成对应于所述状态切换中未来时段
的所述助力力矩轨迹,并驱动所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者进行所述状态切换,如果
在驱动过程中检测到不同于当前的所述状态切换趋势的新的所述状态切换趋势,则重复执
行所述步骤130。
右侧当前转动角速度轨迹确定所述穿戴者的状态切换趋势”的具体过程。
换趋势为所述迈步;其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋关节
的转动角速度曲线。
当前时间的所述当前区段,则判定所述状态切换趋势为所述迈步;其中,曲线相似度的计算
方法可以采用基于点的比较方法(例如最长公共子序列算法、动态时间归整算法等)、基于
形状的比较方法(例如弗雷歇距离算法、豪斯多夫距离算法等)、基于分段的比较方法(例如
单向距离算法、多线位置距离算法)或基于特定任务的比较方法(例如轨迹聚类算法、道路
网算法等),此处不再赘述;
速度曲线相似度大于所述第一预设值的区段,因此,采用本实施例的方法可以有效检测到
所述穿戴者的迈步趋势,实现准确的下肢运动意图识别。
二预设值,并且所述左侧当前转动角速度轨迹中包含的左侧当前后伸角速度和所述右侧当
前转动角速度轨迹中包含的右侧后伸角速度均大于第四预设值,则判定所述状态切换趋势
为所述起立。
并且所述左侧当前后伸角速度和所述右侧后伸角速度均大于第四预设值;因此,采用本实
施例的方法可以有效检测到所述穿戴者的起立趋势,实现准确的下肢运动意图识别。
轨迹,并依据所述助力力矩轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助
所述穿戴者进行相应的状态切换”的具体过程。
中,所述左侧迈步助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步助力轨迹
为包括右侧助力起始时间的力矩轨迹;依据所述左侧迈步助力轨迹驱动所述左侧髋关节外
骨骼辅助所述穿戴者左侧下肢行走,以及依据所述右侧迈步助力轨迹驱动所述右侧髋关节
外骨骼辅助所述穿戴者右侧下肢行走。
标准角速度曲线相似度大于所述第一预设值的所述当前区段;具体地,若所述左侧当前转
动角速度轨迹中存在所述当前区段,则将所述左侧当前转动角速度轨迹设定为所述迈步侧
当前转动角速度轨迹,反之将所述右侧当前转动角速度轨迹设定为所述迈步侧当前转动角
速度轨迹;依据所述迈步侧当前转动角速度轨迹确定左侧迈步助力轨迹和右侧迈步助力轨
迹;其中,所述左侧迈步助力轨迹和所述右侧迈步助力轨迹均为只包含助力起始点,不包含
助力终止点的力矩轨迹。
当前迈步周期相对应的区段,选取该侧当前转动角速度轨迹作为所述助力力矩轨迹的确定
条件,可以有效地提取所述穿戴者的运动特征;由于在正常的行走过程中,左右两侧下肢的
站立相和迈步相时间相等,即步态具有对称性,因此提取所述穿戴者单侧的运动特征后即
可计算得到用于助力所述穿戴者双侧行走的迈步助力轨迹。
侧髋关节外骨骼的起立助力轨迹;其中,所述起立助力轨迹为包括起立助力起始时间和起
立助力终止时间的力矩轨迹;依据所述起立助力轨迹同时驱动所述左侧髋关节外骨骼和所
述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿戴者切换至站立状态。
立过程中,左右两侧下肢始终处于同步运动状态,因此提取所述穿戴者的运动特征后即可
计算得到用于助力所述穿戴者双侧切换至站立状态的起立助力轨迹。
侧迈步助力轨迹和右侧迈步助力轨迹”的具体过程。
戴者的当前步态周期;
度曲线相似度大于所述第一预设值的区段;所述自适应振荡器模型的自适应机制可以使所
述有效区段的频率收敛至任何周期性输入信号的频率,其对应的方程为:
需要同步的输入信号;通过输入角速度信号到所述自适应振荡器模型中运算,可以获得所
述穿戴者髋关节运动的相位变化ø=arctan(y/x),从而识别出所述穿戴者当前行走过程中
的步态周期,图2为本申请一具体实现中所述自适应振荡器模型的测试结果,图中,A为相位
变化曲线,B为频率变化曲线,C为所述左侧髋关节角速度变化曲线,D为同步曲线。
戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨迹中包含的所述左侧助力起
始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始时间相隔半个所述当前步态
周期。
中提供舒适精准的助力。
定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的起立助力轨迹”的具体过程。
据所述当前起立周期和预设的标准起立力矩曲线确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所
述右侧髋关节外骨骼的所述起立助力轨迹;其中,所述标准起立力矩曲线为所述髋关节外
骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准起立动作的力矩曲线。
力终止时间与所述当前起立周期的终止时间相对应。
和右侧当前转动角速度轨迹”之后还包括如下过程。
于或等于所述第二预设值,并且所述预设时段内的所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前
前屈角度均均小于所述第三预设值,则判定所述状态切换趋势为止步;具体地,所述预设时
段可以是1s;
均小于或等于所述第二预设值,并且所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度在所
述预设时段内均小于所述第三预设值;因此,通过本实施例的方法可以有效检测到所述穿
戴者的止步趋势,实现准确的下肢运动意图识别。
辅助所述穿戴者站立。
所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均大于第三预设值;则判定所述状态切换
趋势为坐/蹲;
侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均大于第三预设值;因此,通过本实施例的方法
可以有效检测到所述穿戴者的坐/蹲趋势,实现准确的下肢运动意图识别。
骼辅助所述穿戴者切换至坐/蹲状态。
侧当前转动角速度轨迹;
态切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;
态切换趋势为所述迈步;其中,所述标准角速度曲线为一个标准步态周期内所述穿戴者髋
关节的转动角速度曲线;
述第二预设值,并且所述左侧当前转动角速度轨迹中包含的左侧当前后伸角速度和所述右
侧当前转动角速度轨迹中包含的右侧后伸角速度均大于第四预设值,则判定所述状态切换
趋势为所述起立;
均小于或等于所述第二预设值,并且所述预设时段内的所述左侧当前前屈角度和所述右侧
当前前屈角度均均小于所述第三预设值,则判定所述状态切换趋势为止步;
值,并且所述左侧当前前屈角度和所述右侧当前前屈角度均大于第三预设值;则判定所述
状态切换趋势为坐/蹲。
力轨迹;其中,所述左侧迈步助力轨迹为包括左侧助力起始时间的力矩轨迹;所述右侧迈步
助力轨迹为包括右侧助力起始时间的力矩轨迹;
和所述右侧髋关节外骨骼的起立助力轨迹;其中,所述起立助力轨迹为包括起立助力起始
时间和起立助力终止时间的力矩轨迹;
骨骼辅助所述穿戴者右侧下肢行走;
于所述穿戴者的当前步态周期;
述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准迈步动作的力矩曲线;所述左侧迈步助力轨
迹中包含的所述左侧助力起始时间与所述右侧迈步助力轨迹的包含的所述右侧助力起始
时间相隔半个所述当前步态周期。
周期;
述标准起立力矩曲线为所述髋关节外骨骼辅助所述穿戴者完成一次标准起立动作的力矩
曲线。
统存储器28和处理单元16)的总线18。
域总线18。举例来说,这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线18,微通道
体系结构(MAC)总线18,增强型ISA总线18、音视频电子标准协会(VESA)局域总线18以及外
围组件互连(PCI)总线18。
动的、易失性/非易失性计算机体统存储介质。仅作为举例,存储系统34可以用于读写不可
移动的、非易失性磁介质(通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出,可以提供用于对可
移动非易失性磁盘(如“软盘”)读写的磁盘驱动器,以及对可移动非易失性光盘(例如CD‑
ROM,DVD‑ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下,每个驱动器可以通过一
个或者多个数据介质界面与总线18相连。存储器可以包括至少一个程序产品,该程序产品
具有一组(例如至少一个)程序模块42,这些程序模块42被配置以执行本申请各实施例的功
能。
块42以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模
块42通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。
和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网
卡,调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)界面22进行。并且,计算机设
备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)),广域网(WAN)和/
或公共网络(例如因特网)通信。如图所示,网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其
他模块通信。应当明白,尽管图4中未示出,可以结合计算机设备12使用其他硬件和/或软件
模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元16、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、
磁带驱动器以及数据备份存储系统34等。
前转动角度轨迹和右侧当前转动角速度轨迹,并依据所述左侧当前转动角度轨迹、所述左
侧当前转动角速度轨迹、所述右侧当前转动角度轨迹和所述右侧当前转动角速度轨迹确定
所述穿戴者的状态切换趋势;其中,所述状态切换趋势包括迈步和起立;依据所述状态切换
趋势分别确定对应于所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼的助力力矩轨迹,并
依据所述助力力矩轨迹驱动所述左侧髋关节外骨骼和所述右侧髋关节外骨骼辅助所述穿
戴者进行相应的状态切换。
述背板组件两侧;
调节主体与所述驱动结构的端部连接;其中,所述第一螺栓组件用于调节所述第一链接件
521与所述背板组件的相对位置;
所述穿戴者髋关节的位置;
节提供助力。
通过所述调节组件连接于所述背板组件两侧;所述调节组件包括调节主体和用于调节所述
腰部组件左右宽度的第一链接件521;所述第一链接件521的一端与所述背板组件通过第一
螺栓组件连接,另一端通过所述调节主体与所述驱动结构的端部连接;其中,所述第一螺栓
组件用于调节所述第一链接件521与所述背板组件的相对位置;所述驱动结构上设有电机
组件531;所述背板组件上设有用于控制所述电机组件531转动的控制部512;所述电机组件
531与所述控制部512电连接;当所述穿戴者穿戴所述髋关节外骨骼时,所述腰部结构固定
于所述穿戴者的腰部位置;所述驱动结构固定于所述穿戴者的下肢位置,其中,所述电机组
件531的位置对应于所述穿戴者髋关节的位置;当所述髋关节外骨骼对所述穿戴者实施助
力时,所述控制部512驱动所述电机组件531转动,带动装配有所述驱动组件的所述穿戴者
的下肢转动,从而为所述穿戴者的髋关节提供助力,可以调节所述髋关节外骨骼的左右宽
度,适用于各类体型的所述穿戴者。
最后装上所述第一螺栓组件使所述第一链接件521与所述背板511固定连接。
调节所述第二链接件522与所述第三链接件523的相对位置;所述第三链接件523的另一端
与所述驱动结构的端部连接。
最后装上所述第二螺栓组件使所述第三链接件523与所述第二链接件522固定连接。
设有所述第一螺栓;
栓;
设有用于提供髋关节外展内收的被动自由度的第二铰链525。
和编码器;所述大腿组件与所述电机的输出端连接。
的位置的外形相适配。
紧密连接。具体地,所述背板511的两端均设有所述腰带通孔;所述腰部绑带相对设有两条;
两条所述腰部绑带的端部分别穿过所述腰带通孔与所述背板511的端部绑定;当所述穿戴
者穿戴所述髋关节外骨骼时,两条所述腰部绑带远离所述背板511的端部通过长度调节扣
固定连接。
紧密连接。具体地,所述大腿挡板533的两端均设有所述腿带通孔;所述腿部绑带相对设有
两条;两条所述腿部绑带的端部分别穿过所述腿带通孔与所述大腿挡板533的端部绑定;当
所述穿戴者穿戴所述髋关节外骨骼时,两条所述腿部绑带远离所述大腿挡板533的端部通
过长度调节扣固定连接。
和步态同步层可以实现所述穿戴者下肢运动意图的识别,而助力输出层通过控制器控制所
述电机,最终经减速器输出扭矩辅助所述穿戴者的大腿进行相应的下肢运动任务。
件2”判断是否进入“开始行走”的下肢任务;在“坐/蹲”状态时通过“条件3”判断是否回到
“站立”状态,在“开始行走”时通过“条件4”判断是否切换回“站立”状态;
“站立”状态,等待下个下肢运动任务;
后,根据人体生物力学在步态周期内的力矩变化,对应当前步态周期输出相应所需的辅助
力矩,实现所述穿戴者行走过程中的舒适精准的助力;当所述穿戴者在“坐/蹲”状态下满足
“条件3”时,助力输出层输出同向扭矩,辅助所述穿戴者髋关节进行后伸,直到所述穿戴者
进入“站立”状态,所述电机停止运行,等待进行其它下肢运动。
包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意
在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包
括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品
或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要
素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的
思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为
对本申请的限制。