The invention discloses a lightweight rope driven intelligent ankle joint exoskeleton system, which includes a smart phone, an exoskeleton body part and a control box part. A smart phone uses a wireless signal to communicate with the control box to obtain human motion data, monitor the motion of the human body, and transmit the command signal to the control box. The body part of the exoskeleton produces the corresponding motion pattern or movement; the invention is a light weight type rope driven intelligent knee joint exoskeleton, its calf exoskeleton and foot exoskeleton are printed and processed by 3D, and the materials such as nylon and resin are selected. The invention has the advantages of light weight and small inertia compared with the traditional skeleton of the outer skeleton. A light rope driven intelligent knee joint exoskeleton, which is driven by Bowen line, can be placed in a control box and tied to the waist, which further reduces the weight of the leg exoskeleton.
【技术实现步骤摘要】
一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统
本专利技术属于机器人
,具体涉及一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统,可应用于下肢康复训练与下肢助力行走。
技术介绍
脑卒中是一种高发病率的世界范围疾病,它的存在严重影响了人类的生命与健康。据统计,我国现有脑卒中患者700多万,并以每年200万的速度持续增长。脑卒中对行走功能有着严重的影响,有分析表明,接近2/3的脑卒中幸存者将失去行走能力。其中,患者踝关节的主要表现有小腿胫骨前肌和外侧肌群麻痹无力,后侧肌肉痉挛等症状,进而导致步态不稳、步速减小,甚至会使患者在行走过程中摔倒,这严重影响了患者的正常行走和安全。因此,开展关于踝关节康复训练与助力器械的研究意义重大。外骨骼设备是一种可穿戴装置,主要应用于瘫痪病人的康复训练及正常人的助力行走。目前,国内外研究人员对下肢外骨骼设备的研究主要集中于含金属骨架的刚性外骨骼,且主要考虑对髋关节与膝关节的驱动,忽略了踝关节的重要作用。此外,由于其机械本体主要由金属构件组成,所以此类外骨骼大多较重,且耗能较大,严重影响了其使用效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足,提供一种集成智能手机技术与步态识别技术的轻量化的绳驱动智能踝关节外骨骼系统。本专利技术的一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统,它包括智能手机、外骨骼本体部分和控制盒部分,三者协调统一,共同组成所述智能踝关节外骨骼系统。其中,所述智能手机通过无线信号,向所述外骨骼本体传输命令信号,进而产生相应的运动模式或动作。所述外骨骼本体包含有安装于人体足底的压力传感器和安装于小腿的惯性测量单元等传感设备,用于测量人在 ...
【技术保护点】
1.一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统,其特征在于,包括智能手机、外骨骼本体部分和控制盒部分;智能手机通过无线信号,与控制盒部分通讯,获取人体运动数据,并对人体运动进行监控,向控制盒部分传输命令信号,使外骨骼本体部分产生相应的运动模式或动作;使用智能踝关节外骨骼系统进行康复训练或助力行走之前,通过外骨骼本体部分的压力传感器和惯性测量单元,测得人体运动数据,并使用BP神经网络进行训练学习,得到从运动数据到关节驱动角度之间的映射模型,将映射模型参数输入控制盒部分的单片机模块中;在康复训练或助力行走过程中,控制盒部分的单片机模块采集外骨骼本体部分的压力传感器和惯性测量单元测得的运动数据,并通过建立的映射模型得到关节驱动信号,进而驱动外骨骼本体部分运动,辅助人体踝关节运动。
【技术特征摘要】
1.一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统,其特征在于,包括智能手机、外骨骼本体部分和控制盒部分;智能手机通过无线信号,与控制盒部分通讯,获取人体运动数据,并对人体运动进行监控,向控制盒部分传输命令信号,使外骨骼本体部分产生相应的运动模式或动作;使用智能踝关节外骨骼系统进行康复训练或助力行走之前,通过外骨骼本体部分的压力传感器和惯性测量单元,测得人体运动数据,并使用BP神经网络进行训练学习,得到从运动数据到关节驱动角度之间的映射模型,将映射模型参数输入控制盒部分的单片机模块中;在康复训练或助力行走过程中,控制盒部分的单片机模块采集外骨骼本体部分的压力传感器和惯性测量单元测得的运动数据,并通过建立的映射模型得到关节驱动信号,进而驱动外骨骼本体部分运动,辅助人体踝关节运动。2.根据权利要求1所述的一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统,其特征在于,所述的外骨骼本体部分,包含有安装于人体足底的压力传感器和安装于小腿的惯性测量单元,足底的压力传感器用于测量足底压力,惯性测量单元测量小腿姿态,外骨骼本体部分还包括通过绑带绑缚在小腿上的小腿外骨骼、通过绑带绑缚于足部的足部外骨骼、安装于小腿外骨骼,并牵动足部外骨骼运动的鲍登线,小腿外骨骼和足部外骨骼通过铆钉和扭簧形成弹性铰接。3...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁希仑,阿尔伯特·罗威塔,邵一鑫,张武翔,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。