[發明專利]一種基于下肢行走特點的下肢康復機器人的步態規劃方法

有效

• 申請號: 201710448440.7
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107273611B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 張武翔;何志敏;石狄;齊沖;丁希侖
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;A61H3/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種基于下肢行走特點的下肢康復機器人的步態規劃方法，其特征在于：通過下述步驟實現：

步驟1：參數化建模：

建立人體下肢髖、膝、踝關節矢狀面轉角的參數化數學模型θ＝(θ_hθ_kθ_a)；θ_h、θ_k、θ_a分別為髖、膝與踝關節轉角曲線模型，具體為：

其中，IC：Inicial Contact，足跟著地時刻；R.IC為右足跟著地時刻，L.IC為左足跟著地時刻；x為步態周期歸一化后的百分比位置，范圍是0％到100％；θ_a1和θ_k1是踝關節和膝關節轉角曲線前半段的轉角模型，θ_a2和θ_k2是踝關節和膝關節轉角曲線后半段的轉角模型；所述前半段與后半段以左側足跟著地時刻為界劃分；式(1)、(2)、(3)中a為轉角曲線模型中的待定參數；式(1)中，a₁～a₇分別為髖關節轉角曲線模型中的7個待定參數；式(2)中，a₁～a₄分別為膝關節轉角曲線中前半段的4個待定參數；a₅～a₈分別為膝關節轉角曲線中后半段的4個待定參數；式(3)中，a₁～a₄分別為踝關節轉角曲線中前半段的4個待定參數；a₅～a₉分別為踝關節轉角曲線中后半段的5個待定參數；

步驟2：建立轉角曲線模型中的參數反解方程；

針對轉角曲線模型的參數個數及曲線形式選取特征關鍵點，建立轉角曲線模型中的參數反解方程；

步驟3：建立人體結構參數與特征關鍵點的映射關系

尋找人體結構參數與特征關鍵點位之間的線性和非線性映射關系；

步驟4：運動軌跡的生成

測量患者人體結構參數，通過人體結構參數與特征關鍵點的映射關系，找出患者的特征關鍵點，通過特征關鍵點反解出轉角曲線的參數，得到轉角曲線具體表達式，最后根據下肢康復機器人的具體結構和構型，進行機器人運動學位置和相應下肢角度求解，生成機器人對應的關節運動指令。