[發明專利]一種用于假肢控制的智能鞋及假肢的控制方法

有效

• 申請號: 201911243790.5
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110859688B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 田大鵬;王昱棠;王中石;王福超;賈平
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F3/00
• 分類號: G06F3/00;A61F2/68;A61F2/70
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明屬于智能控制技術領域，提供了一種用于假肢控制的智能鞋及假肢的控制方法，包括：鞋底和鞋面，鞋底內嵌有假肢控制裝置，可以使穿戴智能鞋的用戶通過腳部控制智能鞋鞋底指定位置對假肢進行控制，同時假肢操作的位置、力觸覺信息也會通過智能鞋假肢控制裝置反饋給使用者的腳部。該智能鞋將假肢的控制裝置都集成在患者日常穿戴的鞋中，通過使用者腳部的動作可以智能地控制假肢的操作，并可實現假肢操作動作的反饋。通過對鞋的改造，可以使佩戴假肢的用戶的日常生活中不受地點限制、無障礙地用腳部控制具有力觸覺反饋的智能假肢，可以有效提高佩戴假肢的用戶的生活質量，幫助該群體恢復基本生活和工作能力，具有重要的社會意義和經濟價值。

技術領域

本發明涉及智能控制技術領域，尤其涉及一種用于假肢控制的智能鞋及假肢的控制方法。

背景技術

目前市場上比較常見的智能假肢為肌電假肢，這類假肢通過肌肉收縮產生的電信號控制假肢進行抓握操作，無法使操作者感覺到機械手與進行操作時外界環境物體之間的作用力，在進行精細操作或對易碎物品進行握持時很容易造成物體的損壞。

現有技術中的假肢控制方法中有些將使用者下肢的多個部分作為多路控制信號源。但下肢控制的假肢控制裝置僅是假肢操作的信號源，通過采集使用者下肢關節運動信號或肌肉肌電信號來控制假肢操作。但無法將假肢操作過程中的力和位置信息反饋給使用者，因此操作者無法真實地感受操作過程和操作對象特性。

具有力觸覺反饋的智能假肢可以有效感知假肢環境中的力觸覺信息，提高假肢的使用操作性。但是具有力觸覺反饋的智能假肢設備除了假肢操作端外，還需要有額外的假肢控制端對假肢進行具有力觸覺反饋的操作控制。現有一些論文及報道中的具有力觸覺反饋的智能假肢多處于實驗室原理驗證階段，其控制端相對龐大，也沒有便攜、可以方便嵌入肢體殘疾患者衣物中的方案，不利于肢體殘疾患者日常生活場景中應用。

專利CN 108021163涉及了一種用于假肢控制的智能鞋，通過基于用戶腳步行為生成的感測信號，可以控制智能鞋執行目標操作。但該方案僅涉及腳部行為對鞋的某些智能控制，不涉及對智能鞋以外的裝置如假肢的智能控制，并且僅涉及兩種預設操作。

故有必要提出一種新的技術方案，以解決上述技術問題。

發明內容

本發明實施例提供一種用于假肢控制的智能鞋及假肢的控制方法，以解決現有假肢控制過程不能通過日常穿戴的鞋進行帶有力觸覺感知反饋的假肢進行控制的問題。

本發明實施例的第一方面提供了一種用于假肢控制的智能鞋，由鞋底和鞋面組合而成，所述鞋底內嵌有假肢控制裝置，用于感知用戶操作，以使穿戴所述智能鞋的用戶通過腳部指定位置對假肢進行控制，并且用戶可以通過智能鞋假肢控制裝置進行假肢操作過程的位置、力觸覺信息感知，所述用戶所佩戴的假肢包括上肢假肢和下肢假肢。

可選地，所述假肢控制裝置包括控制端和執行端；

所述控制端包括通信組件、控制組件、傳感器組件、電機及驅動組件；

所述執行端用于執行佩戴假肢的用戶所需執行的動作；

所述傳感器組件用于檢測所述執行端所執行的動作，所述控制組件根據接收到的執行端的運動情況生成相應智能假肢操作指令；

所述通信組件將假肢操作指令發送到所述智能假肢，同時接收智能假肢操作過程中位置、力觸覺等操作信息，并將其發送給控制組件；

所述的電機及驅動組件接受控制組件通過通信組件獲得的智能假肢操作過程的位置、力觸覺等信息而生成的控制指令，驅動假肢控制裝置執行端運動，向用戶腳部與驅動組件接觸的部分反饋智能假肢操作過程的位置、力觸覺等操作信息，形成信息雙向交互。

可選地，佩戴假肢的用戶穿戴所述智能鞋時，所述執行端套設在佩戴假肢的用戶的腳趾上或設置在所述佩戴假肢的用戶的腳掌下方，通過腳趾或腳掌的拉伸或按壓實現對其所佩戴的假肢的控制。