辅助转矩设置设备和步行辅助设备制造技术

公开了一种辅助转矩设置设备以及步行辅助设备，其中，所述辅助转矩设置设备被配置为通过将用户的身体信息应用到预定的身体模型来生成参考步态模型，并通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2014年11月26日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0166234号韩国专利申请的优先权权益，所述韩国专利申请的全部内容通过引用完整地包含于此。
示例实施例涉及一种辅助转矩设置方法和/或执行该方法的设备。
技术介绍
随着快速老龄化社会的开始，很多人可能经历关节问题所带来的不便和疼痛，因此对使具有关节问题的老年人或病人能够轻松地走路的步行辅助设备的兴趣会增加。此外，用于加强人体肌肉力量的步行辅助设备可用于军事目的。通常，步行辅助设备可包括：身体框架，被布置于用户的躯干上；骨盆框架，与身体框架的下侧结合以覆盖用户的骨盆；大腿框架，被布置于用户的大腿上；小腿框架，被布置于用户小腿上；和/或脚部框架，被布置于用户的脚上。骨盆框架和大腿框架可通过髋关节部分可旋转地连接，大腿框架和小腿框架可通过膝关节部分可旋转地连接，且/或小腿框架和脚部框架可通过踝关节部分可旋转地连接。然而，在传统的步行辅助设备中，提供给用户的辅助转矩可不基于用户的身体特征。
技术实现思路
一些示例实施例涉及一种辅助转矩设置设备。在一些示例实施例中，所述辅助转矩设置设备可包括：身体信息提取器，被配置为提取关于用户的身体信息；参考步态模型生成器，被配置为通过将身体信息应用到预定的身体模型来生成参考步态模型；辅助转矩设置器，被配置为通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来>设置最佳辅助转矩。身体信息可包括关于用户的关节信息、肌肉信息和神经信息中的至少一个。身体信息提取器可被配置为使用运动捕捉设备和测力板设备中的至少一个来提取关节信息。辅助转矩设置器可被配置为通过计算代谢的运输成本(MCOT)来提取用于用户的步态的能量，并基于提取的能量调整辅助转矩。辅助转矩设置器可被配置为基于在步态期间用户的肌肉使用的力、肌肉的运动速度、用户的运动距离和肌肉的总质量来计算MCOT。辅助转矩设置器可被配置为通过使用参考步态模型生成指示基于预定时间段改变的辅助转矩的轨迹的初始辅助转矩曲线(profile)，并通过调整所述轨迹来提取用于最小化MCOT的最佳辅助转矩曲线。辅助转矩设置器可被配置为调整所述轨迹以减小MCOT直到MCOT被最小化为止。辅助转矩设置器可被配置为响应于所述轨迹的调整来提取MCOT的变化量。辅助转矩设置器可被配置为基于动态规划法或者快速扩展随机树(RRT)来提取最佳辅助转矩曲线。辅助转矩设置器可被配置为基于参考步态模型通过调整输出与用户的髋关节角度和髋关节角速度中的至少一个对应的辅助转矩的步行辅助设备中的驱动部分的增益来提取最小化MCOT的最佳增益。辅助转矩设置器可被配置为实时测量髋关节角度和髋关节角速度中的至少一个。辅助转矩设置器可被配置为调整所述增益以减小MCOT直到MCOT被最小化为止。辅助转矩设置器可被配置为响应于所述增益的调整来提取MCOT的变化量。辅助转矩设置器可被配置为基于牛顿法来提取最佳增益。辅助转矩设置器可被配置为响应于测量的髋关节角度或髋关节角速度超过基于与最佳辅助转矩曲线对应的髋关节角度或髋关节角速度的预定阈值范围来提取最佳增益。其他示例实施例涉及一种步行辅助设备。在一些示例实施例中，所述步行辅助设备可包括：接收器，被配置为从外部源接收通过将关于用户的身体信息应用到预定的身体模型生成的参考步态模型；辅助转矩设置器，被配置为通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。步行辅助设备还可包括：选择器，被配置为选择向用户提供辅助转矩的第一操作模式和设置最佳辅助转矩的第二操作模式中的一个，辅助转矩设置器可被配置为响应于由选择器选择的第二操作模式设置最佳辅助转矩。辅助转矩设置器可被配置为通过计算MCOT来提取用于用户的步态的能量，并基于提取的能量来调整辅助转矩。辅助转矩设置器可被配置为基于在步态期间用户的肌肉使用的力、肌肉的运动速度、用户的运动距离和肌肉的总质量来计算MCOT。辅助转矩设置器可被配置为通过使用参考步态模型生成指示基于预定时间段改变的辅助转矩的轨迹的初始辅助转矩曲线，并通过调整所述轨迹来提取用于最小化MCOT的最佳辅助转矩曲线。辅助转矩设置器可被配置为基于参考步态模型通过调整输出与用户的髋关节角度和髋关节角速度中的至少一个对应的辅助转矩的步行辅助设备中的驱动部分的增益来提取最小化MCOT的最佳增益。辅助转矩设置器可被配置为实时测量髋关节角度和髋关节角速度中的至少一个。辅助转矩设置器可被配置为响应于测量的髋关节角度或髋关节角速度超过基于与最佳辅助转矩曲线对应的髋关节角度或髋关节角速度的预定阈值范围来提取最佳增益。其他示例实施例涉及一种辅助转矩设置方法。在一些示例实施例中，所述辅助转矩设置方法可包括：提取关于用户的身体信息；通过将身体信息应用到预定身体模型来生成参考步态模型；通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。其他示例实施例涉及一种辅助转矩设置方法。在一些示例实施例中，所述辅助转矩设置方法可包括：从外部源接收通过将关于用户的身体信息应用到预定的身体模型生成的参考步态模型；通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。一些示例实施例涉及一种步行辅助设备，被配置为由用户穿戴。在一些示例实施例中，所述步行辅助设备包括：辅助装置，被配置为穿戴在用户的腿部；驱动器，被配置为生成辅助转矩以驱动辅助装置；控制器，被配置为基于参考步态模型来确定辅助转矩，所述参考步态模型基于与用户相关联的身体信息对用户的步态进行建模。在一些示例实施例中，身体信息指示用户的关节、肌肉和神经中的一个或者更多个的特征。在一些示例实施例中，控制器被配置为通过将与用户相关联的身体信息应用到通用身体模型来生成参考步态模型。在一些示例实施例中，控制器被配置为从服务器接收参考步态模型。在一些示例实施例中，控制器被配置为基于在用户行走时用户所消耗的代谢能量的量来确定辅助转矩。在一些示例实施例中，控制器被配置为基于在步态期间用户的肌肉使用的力、肌肉的运动速度、用户的运动距离和肌肉的总质量来确定用户所消耗的代谢能量的量。在一些示例实施例中，控制器被配置为确定辅助转矩以使辅助转矩最小化用户所消耗的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助转矩设置设备，包括：身体信息提取器，被配置为提取关于用户的身体信息；参考步态模型生成器，被配置为通过将身体信息应用到身体模型来生成参考步态模型；辅助转矩设置器，被配置为通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。

【技术特征摘要】
2014.11.26 KR 10-2014-01662341.一种辅助转矩设置设备，包括：
身体信息提取器，被配置为提取关于用户的身体信息；
参考步态模型生成器，被配置为通过将身体信息应用到身体模型来生成
参考步态模型；
辅助转矩设置器，被配置为通过基于参考步态模型调整从步行辅助设备
提供给用户的辅助转矩来设置最佳辅助转矩。
2.如权利要求1所述的辅助转矩设置设备，其中，身体信息包括：与用
户相关联的关节信息、肌肉信息和神经信息中的至少一个。
3.如权利要求2所述的辅助转矩设置设备，其中，身体信息提取器被配
置为使用运动捕捉设备和测力板设备中的至少一个来确定关节信息。
4.如权利要求1所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配
置为，
通过计算与用户相关联的代谢的运输成本来确定用于用户的步态的代谢
能量的量，
基于确定的代谢能量的量来调整辅助转矩。
5.如权利要求4所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配
置为基于在步态期间用户的肌肉使用的力、肌肉的运动速度、用户的运动距
离和肌肉的总质量来计算代谢的运输成本。
6.如权利要求4所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配
置为，
基于参考步态模型生成初始辅助转矩曲线，初始辅助转矩曲线指示随时
间改变的辅助转矩的轨迹，
通过调整所述轨迹从初始辅助转矩曲线确定最小化代谢的运输成本的最
佳辅助转矩曲线。
7.如权利要求6所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配
置为调整所述轨迹直到代谢的运输成本被最小化为止。
8.如权利要求6所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配
置为响应于所述轨迹的调整来确定代谢的运输成本的变化量。
9.如权利要求6所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被配

\t置为基于动态规划法或者快速扩展随机树来确定最佳辅助转矩曲线。
10.如权利要求4所述的辅助转矩设置设备，其中，
步行辅助设备包括被配置为输出与用户的髋关节角度和髋关节角速度中
的至少一个对应的辅助转矩的驱动部分，
辅助转矩设置器被配置为基于参考步态模型通过调整驱动部分的增益来
确定最小化代谢的运输成本的最佳增益。
11.如权利要求10所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被
配置为实时测量髋关节角度和髋关节角速度中的至少一个。
12.如权利要求10所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被
配置为调整所述增益直到代谢的运输成本被最小化为止。
13.如权利要求10所述的辅助转矩设置设备，其中，辅助转矩设置器被

【专利技术属性】
技术研发人员：邢乘龙，沈荣辅，安成桓，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR