[發明專利]基于跑步機訓練下肢機器人康復的運動同步方法

有效

• 申請號: 201810310837.4
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108543268B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王飛;張巖嶺;崔文;邵東升;高志陽;林玉屏;戴維;于振中;李文興
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（合肥）國際創新研究院
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02;A63B24/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.基于跑步機訓練下肢機器人康復的運動同步方法，其特征在于，所述方法應用于基于跑步機訓練下肢機器人康復的運動同步系統，所述系統包括：懸吊裝置、下肢矯形器和跑步機，所述懸吊裝置與所述下肢矯形器連接，所述下肢矯形器與所述跑步機連接；在周期內，使得下肢矯形器的運動速度與跑步機同步；并且，在某個瞬間內，使得下肢矯形器的運動速度與跑步機同步；

所述在周期內，使得下肢矯形器與跑步機同步，計算步驟如下：

S1：計算下肢矯形器與跑步機傳送帶同步時的周期

在進行步態訓練時，設置跑步機傳送帶的運行速度為V_TM，單位為Km/h，步態的步長為L_s，則能夠計算出整個步態運動的周期T_s為：

S2：根據步態運動的周期T_s，計算出下肢矯形器各個關節的角頻率ω_T，即：

S3：根據下肢矯形器各個關節的角頻率ω_T，計算出求髖關節與膝關節的角位移分別為：

式中，q_H(t)為髖關節角位移，q_k(t)為膝關節角位移，a₁₀,a_1n,a₂₀,a_2n,b_2n(n＝1,...,5)是傅里葉級數的系數，其中，傅里葉級數的系數為常數；

S4：根據髖關節與膝關節的角位移，獲得在整個步態運動周期T_s內髖關節與膝關節的運動軌跡；使得下肢矯形器滿足S3中計算出的運動軌跡，則能夠獲得在周期T_s內，下肢矯形器的各個關節的運動速度與跑步機的速度同步。

2.根據權利要求1所述的基于跑步機訓練下肢機器人康復的運動同步方法，其特征于，所述在某個瞬間內，使得下肢矯形器的運動速度與跑步機同步，則同步方法如下：

將下肢矯形器其中某支腿底中心記為A點，腳底中心A在基坐標O下的x方向位置記為P_A1，將跑步機傳送帶上與A點接觸的點記為B點，其在下肢矯形器基坐標O下的x方向位置記為P_B1；

在支撐期開始時刻記為t₁₀，即腿腳跟與跑步機傳送帶接觸的時刻，且P_A1＝P_B1；

在支撐期結束時刻為t₂₀，腿腳尖與跑步機傳送帶恰好分離的時刻，則B點在基坐標O下的位置記為P_B2，A點在基坐標系O的位置記為P_A2，為保持腿腳尖離開跑步機傳送帶時使下肢矯形器與跑步機傳送帶保持同步，則必須使P_A2＝P_B2。