一种可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的行走控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105456000A(43)申请公布日2016.04.06(21)申请号201510766033.1(22)申请日2015.11.10(71)申请人华南理工大学地址510075广东省广州市越秀区先烈中路83号华南理工大学越秀专利技术服务中心(72)发明人史景伦佘翰笙阳南珍沈丹彤王志威(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人罗观祥(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)A61H3/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的行走控制方法(57)摘要本发明公开了一种可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的行走控制方法。该方法包括第一步迈出左或右脚和持续行走控制，第一步迈出左或右脚是控制模块根据收到倾角传感器和脚底的压力传感器传来的数据，判断系统目前状态满足切换条件C1或C2，控制模块控制电机转动，带动大腿支架和小腿支架迈出左脚或右脚；持续行走控制包括控制模块根据倾角传感器和压力传感器传来的数据，判断系统目前状态满足切换条件C3或C5，以及满足状态切换条件C4或C6，或者不满足上述条件的处理。对于下肢重度瘫痪的用户，本发明能让用户重新用自己的双脚站起来，进行简单的散步，具备一定的自理能力，还能帮助用户减缓腿部肌肉的萎缩；帮助下肢正常功能的恢复。CN105456000ACN105456000A权利要求书1/3页1.一种可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的行走控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)第一步迈出左或右脚：控制模块根据收到倾角传感器和脚底的压力传感器传来的数据，判断系统目前状态满足切换条件C1或C2，控制模块控制电机转动，带动大腿支架和小腿支架迈出左脚或右脚；若在指定时间T内没有同时检测到倾角传感器和双脚压力传感器大小的变化，控制模块根据倾角传感器和压力传感器传来的数据，判断系统目前状态不满足切换条件，则初始化步态的进程停止，用户继续维持在双脚平行站立状态；所述C1：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°，∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝-10°～+10°，(Fpr-Fpl)/Fpl>80％，FC>0且|FCl-Fc所述r|/FC>40％；C1表示双脚平行状态下跨左脚；所述C2：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°，∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝-10°～+10°，(Fpl-Fpr)/Fpr>80％，FC>0且|FCl-Fcr|/FC>40％；C2表示双脚平行状态下跨右脚；所述指定时间T由用户的熟练度来决定，T的取值为2-5s；2)持续行走控制：如果控制模块根据倾角传感器和压力传感器传来的数据，判断系统目前状态满足切换条件C3或C5，控制模块将控制髋部电机和膝部电机转动，带动大腿支架和小腿支架向前迈出右脚或左脚；所述C3：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°；∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝-10°～+10°；(Fpl-Fpr)/Fpr80％)；FC>0且|FCl-Fcr|/FC>40％；C3表示处于左脚前右脚后状态跨右脚；所述C5：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°；∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝-10°～+10°；(Fpr-Fpl)/Fpl>80％；FC>0且|FCl-Fcr|/FC>40％；C5表示处于右脚前左脚后状态跨左脚；如果控制模块根据倾角传感器和压力传感器传来的数据，判断系统目前状态满足状态切换条件C4或C6，则步态维持进程停止，控制模块将控制左腿髋部电机、右腿髋部电机、左腿膝部电机和右腿膝部电机转动，带动大腿支架和小腿支架向后收回左或右脚，使用户回到双脚平行站立姿；所述C4：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°，0°<∠膝-∠髋<5°；∠前后＝-5°～+5°，∠左右＝-10°～+10°；(Fpr-Fpl)/Fpl>80％；FC>0且|FCl-Fcr|/FC>40％；C4表示处于左脚前右脚后状态收左脚；所述C6：∠膝＝170～180°，∠髋＝170～180°，0°<∠膝-∠髋<5°；∠前后＝+5°～+10°，∠左右＝-10～0°；(Fpl-Fpr)/Fpr>80％；FC>0且|FCl-Fcr|/FC>40％；C6表示处于右脚前左脚后状态收右脚；如果控制模块根据倾角传感器和压力传感器传来的数据，判断系统不满足C1-C6中任一个状态切换条件，控制模块停止步态初始化进程或者步态维持进程，发出警报；所述∠髋为躯干支架与大腿支架之间角度；所述∠膝为大腿支架与小腿支架之间角度；所述∠前后为以躯干垂直地面为基准，躯干前后倾斜的角度，前倾为正，后倾为负；∠左右为以躯干垂直地面为基准，躯干左右倾斜的角