[發明專利]功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法、裝置、存儲介質及系統

有效

• 申請號: 202010229711.1
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111408043B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 壽夢婕;朱威靈;孫朋;傅向向
• 申請（專利權）人: 浙江邁聯醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61H3/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 沈敏強

1.一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法，其特征在于：

獲取針對某位患者用戶設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數和外骨骼設備的控制參數，以及功能性電刺激和外骨骼設備的分配比；

將所設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數、外骨骼設備的控制參數及分配比輸入患者用戶模型獲取預設關節運動軌跡；所述患者用戶模型根據多名已知人體肌肉模型參數的健康用戶在不同分配比的功能性電刺激和外骨骼設備作用下產生的相應關節運動軌跡構建而成；

獲取該某位患者用戶在相應分配比的功能性電刺激及外骨骼設備作用下的實際關節運動軌跡信息；

基于神經網絡的迭代學習控制器跟蹤實際關節運動軌跡信息和虛擬約束確定的時不變預設關節運動軌跡信息，計算預設關節運動軌跡信息和實際關節運動軌跡信息之間的軌跡信息誤差，并根據誤差對該某位患者用戶的人體肌肉模型參數或分配比進行修正，在迭代學習過程中減少誤差，直至將誤差控制在可接收范圍內。

2.根據權利要求1所述功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法，其特征在于：所述功能性電刺激的控制參數包括刺激電流、刺激通道；所述外骨骼設備的控制參數包括速度、加速度和力矩。

3.根據權利要求1所述功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法，其特征在于：所述人體肌肉骨骼模型參數包括人體慣性參數、關節運動參數和肌肉激活特性參數，其中人體慣性參數估計包括：肢體質心位置、肢體質量和轉動慣量；所述關節運動參數包括：粘滯系數和彈性系數；所述肌肉激活特性參數包括脈寬閾值、脈寬飽和值和肌肉靜態增益。

4.一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制裝置，其特征在于，包括：

參數獲取模塊(1)，用于獲取針對某位患者用戶設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數和外骨骼設備的控制參數，以及功能性電刺激和外骨骼設備的分配比；

虛擬約束軌跡獲取模塊(2)，用于將所設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數、外骨骼設備的控制參數及分配比輸入患者用戶模型獲取預設關節運動軌跡；所述患者用戶模型根據多名已知人體肌肉模型參數的健康用戶在不同分配比的功能性電刺激和外骨骼設備作用下產生的相應關節運動軌跡構建而成；

實際軌跡獲取模塊(3)，用于獲取該某位患者用戶在在相應分配比的功能性電刺激及外骨骼設備作用下的實際關節運動軌跡信息；

參數修正模塊(4)，用于基于神經網絡的迭代學習控制器跟蹤實際關節運動軌跡信息和虛擬約束確定的時不變預設關節運動軌跡信息，計算預設關節運動軌跡信息和實際關節運動軌跡信息之間的軌跡信息誤差，并根據誤差對該某位患者用戶的人體肌肉模型參數或分配比進行修正，在迭代學習過程中減少誤差，直至將誤差控制在可接收范圍內。

5.根據權利要求4所述功能性電刺激和外骨骼設備的的協調控制裝置，其特征在于：所述功能性電刺激的控制參數包括刺激電流、刺激通道；所述外骨骼設備的控制參數包括速度、加速度和力矩。

6.根據權利要求4所述功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制裝置，其特征在于：所述人體肌肉骨骼模型參數包括人體慣性參數、關節運動參數和肌肉激活特性參數，其中人體慣性參數估計包括：肢體質心位置、肢體質量和轉動慣量；所述關節運動參數包括：粘滯系數和彈性系數；所述肌肉激活特性參數包括脈寬閾值、脈寬飽和值和肌肉靜態增益。

7.一種存儲介質，其上存儲有可供處理器執行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被執行時實現權利要求1～3任意一項所述方法的步驟。