[發明專利]基于六自由度平臺的步態平衡訓練系統

在審

• 申請號: 202010784686.3
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111870879A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳殿生;袁福;魏曉東;王敏
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于六自由度平臺的步態平衡訓練系統，其特征在于：

所述機器人系統包含6自由度硬件平臺，慣性傳感器采集節點，IMU姿態采集系統，平衡訓練系統和機器人運動控制系統五大模塊。IMU姿態采集系統通過收集慣性傳感器采集節點的數據，并進一步分析，獲得一個系統的人體數據集合；機器人運動控制系統基于6自由度平臺硬件，實現人體感覺模擬和感覺刺激；以上兩部分通過平衡訓練系統耦合，實現對人體步態平衡能力的訓練。

2.如權力要求1所述的6自由度硬件平臺，其特征在于，利用并聯六自由度的穩定性和多自由度特性，實現水平面內±150mm，豎直方向±120mm，三軸轉角±15°的空間運動，并利用交流伺服電動缸驅動。

3.如權力要求1所述的慣性傳感器采集節點，分別佩戴在人體腰部，大腿，小腿和腳背位置，通過7個關節的組合，能實現下肢骨架建模。

4.如權力要求1所述的IMU姿態采集系統，其特征在于，結合慣性傳感器采集節點的每個節點的加速度，角速度，磁場數據，通過相關算法和數據分析算法，提取原始數據獲得常見人體步態特征如步頻，步速，步長，步態時相等。

5.如權力要求1所述機器人運動控制系統，通過并聯六自由度機器人逆運動學，獲得底層平臺位置，速度控制模式，結合軌跡規劃，體感仿真等算法模塊，通過平臺的特定運動給予人體前庭等器官以外部加速度，速度，角速度刺激，實現人體感覺輸入。

6.如權力要求1所述平衡訓練模塊，其特征在于，存在主動訓練和被動訓練兩種模式。主動訓練模式人體主動控制平臺運動，其信息流向為人體，慣性傳感器節點，IMU姿態采集系統，平衡訓練系統，機器人運動控制系統。被動訓練模式下，信息流向為平衡訓練系統，機器人運動控制系統，人體，慣性傳感器節點，IMU姿態采集系統。

7.如權力要求1所述，步態平衡訓練機器人系統，其特征在于通過6自由度平臺的運動，結合相關控制算法，以及IMU數據采集與分析算法，實現人體步態平衡的閉環反饋。