[發明專利]一種髖關節外骨骼的控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202011504261.9
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112494284A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 葉晶;陳功;林穎;張玲;胡廣;劉俊;葉志峰;周謨龍;劉立升;郭登極
• 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: 深圳市智勝聯合知識產權代理有限公司 44368
• 代理人: 齊文劍

1.一種髖關節外骨骼的控制方法，其特征在于，包括：

獲取穿戴者穿戴的左側髖關節外骨骼的左側當前轉動角度軌跡和左側當前轉動角速度軌跡，以及右側髖關節外骨骼的右側當前轉動角度軌跡和右側當前轉動角速度軌跡，并依據所述左側當前轉動角度軌跡、所述左側當前轉動角速度軌跡、所述右側當前轉動角度軌跡和所述右側當前轉動角速度軌跡確定所述穿戴者的狀態切換趨勢；其中，所述狀態切換趨勢包括邁步和起立；

依據所述狀態切換趨勢分別確定對應于所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼的助力力矩軌跡，并依據所述助力力矩軌跡驅動所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼輔助所述穿戴者進行相應的狀態切換。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據所述左側當前轉動角度軌跡、所述左側當前轉動角速度軌跡、所述右側當前轉動角度軌跡和所述右側當前轉動角速度軌跡確定所述穿戴者的狀態切換趨勢的步驟包括：

若所述左側當前轉動角速度軌跡或所述右側當前轉動角速度軌跡中存在與預設的標準角速度曲線相似度大于第一預設值的當前區段，則判定所述狀態切換趨勢為所述邁步；其中，所述標準角速度曲線為一個標準步態周期內所述穿戴者髖關節的轉動角速度曲線；

或；

若所述左側當前轉動角度軌跡中包含的所述左側當前前屈角度與所述右側當前轉動角度軌跡中包含的所述右側當前前屈角度的差值小于或等于所述第二預設值，并且所述左側當前轉動角速度軌跡中包含的左側當前后伸角速度和所述右側當前轉動角速度軌跡中包含的右側后伸角速度均大于第四預設值，則判定所述狀態切換趨勢為所述起立。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據所述狀態切換趨勢分別確定對應于所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼的助力力矩軌跡，并依據所述助力力矩軌跡驅動所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼輔助所述穿戴者進行相應的狀態切換的步驟包括：

若所述狀態切換趨勢為所述邁步，則依據所述左側當前轉動角速度軌跡或所述右側當前轉動角速度軌跡確定左側邁步助力軌跡和右側邁步助力軌跡；其中，所述左側邁步助力軌跡為包括左側助力起始時間的力矩軌跡；所述右側邁步助力軌跡為包括右側助力起始時間的力矩軌跡；

依據所述左側邁步助力軌跡驅動所述左側髖關節外骨骼輔助所述穿戴者左側下肢行走，以及依據所述右側邁步助力軌跡驅動所述右側髖關節外骨骼輔助所述穿戴者右側下肢行走；

或；

若所述狀態切換趨勢為所述起立，則依據所述左側當前轉動角速度軌跡和/或所述右側當前轉動角速度軌跡確定對應于所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼的起立助力軌跡；其中，所述起立助力軌跡為包括起立助力起始時間和起立助力終止時間的力矩軌跡；

依據所述起立助力軌跡同時驅動所述左側髖關節外骨骼和所述右側髖關節外骨骼輔助所述穿戴者切換至站立狀態。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述若所述狀態切換趨勢為所述邁步，則依據所述左側當前轉動角速度軌跡或所述右側當前轉動角速度軌跡確定左側邁步助力軌跡和右側邁步助力軌跡的步驟包括：

若所述狀態切換趨勢為所述邁步，則依據所述左側當前轉動角速度軌跡或所述右側當前轉動角速度軌跡和預設的自適應振蕩器模型確定對應于所述穿戴者的當前步態周期；

依據所述當前步態周期和預設的標準邁步力矩曲線，確定所述左側邁步助力軌跡和所述右側邁步助力軌跡；其中，所述標準邁步力矩曲線為所述髖關節外骨骼輔助所述穿戴者完成一次標準邁步動作的力矩曲線；所述左側邁步助力軌跡中包含的所述左側助力起始時間與所述右側邁步助力軌跡的包含的所述右側助力起始時間相隔半個所述當前步態周期。