[發(fā)明專利]一種髖關節(jié)外骨骼的控制方法及控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011255453.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112237530A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 葉晶;陳功;胡廣;葉志峰;劉立升;林穎
• 申請（專利權）人: 深圳市邁步機器人科技有限公司
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 深圳市智勝聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 44368
• 代理人: 齊文劍

本申請?zhí)峁┝艘环N髖關節(jié)外骨骼的控制方法及控制系統(tǒng)。所述方法包括：獲取髖關節(jié)外骨骼的實時運動角速度和實時運動角度；依據(jù)所述實時運動角速度、所述實時運動角度、歷史運動角速度和歷史運動角度確定助力時間；依據(jù)預設助力側(cè)、預設助力等級和所述助力時間，生成調(diào)整策略；依據(jù)所述實時運動角速度和所述實時運動角度，判斷是否存在邁步意圖；當存在邁步意圖時，則依據(jù)所述調(diào)整策略調(diào)整所述髖關節(jié)外骨骼的期望運動角速度和期望運動角度。本申請可以根據(jù)穿戴者的個人需求設置助力側(cè)和助力等級，適用于各類人群；還可以根據(jù)穿戴者的運動狀態(tài)實時調(diào)整助力策略，并且可以準確識別穿戴者的邁步意圖，在合適的時機提供助力，從而達到較好的助力效果。

技術領域

本申請涉及外骨骼技術領域，特別是一種髖關節(jié)外骨骼的控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術

隨著社會的發(fā)展，人口老齡化問題日益嚴峻。老年人隨著年齡增加，肢體功能逐漸衰退，尤其影響行走能力。腦卒中偏癱患者和帕金森患者因肢體運動功能障礙，行走能力嚴重下降。如何增強老年人和特殊人群的下肢運動功能，改善其行走能力成為亟待解決的問題。

現(xiàn)有一類髖關節(jié)助力外骨骼機器人，它是一種專門針對人體下肢活動時髖關節(jié)運動助力的可穿戴電子設備。其工作原理為：采集左右兩邊髖關節(jié)的實時角度值，基于左右兩髖的角度差，采取自反饋延時助力策略提供連續(xù)正弦曲線的助力力矩。這類髖關節(jié)助力外骨骼機器人通過直接與人體交互作用，在人體行走時提供額外的力矩幫助穿戴者提高步幅、步速和抬腿高度，以此來改善人體的下肢活動能力。

但是，現(xiàn)有的髖關節(jié)外骨骼機器人體積較大，穿戴過程較為繁瑣，長時間地穿戴會給穿戴者造成身體負擔；模式較為單一，沒有針對不同的特定人群制定不同的助力策略，難以適用于如偏癱、帕金森等人群；無法準確識別穿戴者的邁步意圖，延時助力的時機不能得到很好的保證。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于所述問題，提出了本申請以便提供克服所述問題或者至少部分地解決所述問題的一種髖關節(jié)外骨骼的控制方法和控制系統(tǒng)。

一種髖關節(jié)外骨骼的控制方法，包括：

獲取髖關節(jié)外骨骼的實時運動角速度和實時運動角度；

依據(jù)所述實時運動角速度、所述實時運動角度、歷史運動角速度和歷史運動角度確定助力時間；

依據(jù)預設助力側(cè)、預設助力等級和所述助力時間，生成調(diào)整策略；

依據(jù)所述實時運動角速度和所述實時運動角度，判斷是否存在邁步意圖；

當存在邁步意圖時，則依據(jù)所述調(diào)整策略調(diào)整所述髖關節(jié)外骨骼的期望運動角速度和期望運動角度。

優(yōu)選地，所述依據(jù)所述實時運動角速度、所述實時運動角度、歷史運動角速度和歷史運動角度確定助力時間的步驟包括：

依據(jù)對應于右側(cè)的所述實時運動角速度、所述實時運動角度、歷史運動角速度和歷史運動角度，確定右側(cè)觸發(fā)邁步的第一時間點；

依據(jù)對應于左側(cè)的所述實時運動角速度、所述實時運動角度、歷史運動角速度和歷史運動角度，確定左側(cè)觸發(fā)邁步的第二時間點；

依據(jù)所述第一時間點和所述第二時間點確定所述助力時間。

優(yōu)選地，所述當存在邁步意圖時，則依據(jù)所述調(diào)整策略調(diào)整所述髖關節(jié)外骨骼的期望運動角速度和期望運動角度的步驟包括：

當所述助力側(cè)存在邁步意圖時，則依據(jù)所述調(diào)整策略確定對應于所述助力側(cè)的力矩變化預測結(jié)果；

依據(jù)所述力矩變化預測結(jié)果調(diào)整所述助力側(cè)的所述期望運動角速度和所述期望運動角度。

優(yōu)選地，所述依據(jù)所述力矩變化預測結(jié)果調(diào)整所述助力側(cè)的所述期望運動角速度和所述期望運動角度的步驟包括：