用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备。用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备，所述方法包括：接收测量的关节角，基于所述关节角获得针对预定数量的步态状态之间的转换的步态参数，基于所述关节角获得步态周期，基于所述步态周期和步态参数获得输出扭矩。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2015年08月11日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0113226号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用全部合并于此。
至少一个示例实施例涉及扭矩计算方法。例如，涉及计算步行辅助装置的扭矩的方法。
技术介绍
随着快速老龄化社会的来临，许多人可能正由于关节问题而经受不便和/或疼痛。因此，对于能够使具有关节问题的老年人和/或患者步行更轻松的步行辅助装置的兴趣日益增长。此外，用于加强人体的肌肉力量的步行辅助装置可用于军事目的。通常，步行辅助装置可包括置于用户躯干上的身体框架、结合到身体框架下侧以覆盖用户骨盆的骨盆框架(pelvicframe)、置于用户大腿上的股骨框架(femoralframe)、置于用户小腿上的小腿肚框架(suralframes)和/或置于用户脚上的足框架(pedalframe)。骨盆框架和股骨框架可通过髋关节部可旋转地连接，股骨框架和小腿肚框架可通过膝关节部可旋转地连接，和/或小腿肚框架和足框架可通过踝关节部可旋转地连接。
技术实现思路
一些示例实施例涉及计算步行辅助装置的输出扭矩的方法。在一些示例实施例中，所述方法可包括：基于关节角确定步态周期；基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数；基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。在一些示例实施例中，确定所述步态周期的步骤包括：基于所述关节角计算步态频率；基于步态频率确定所述步态周期。在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：基于所述步态状态中的先前步态状态和所述关节角，确定所示步态状态中的当前步态状态；基于所述步态状态中的先前步态状态和所述步态状态中的当前步态状态，确定是否发生所述步态状态之间的转换；响应于确定发生转换，确定步态参数。在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤还包括：确定第二步态周期作为步态参数；计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态周期计算输出扭矩。在一些示例实施例中，确定第二步态周期的步骤包括：将针对所述步态状态中的当前步态状态预设的值定义为第二步态周期的值。在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：计算第二步态频率作为步态参数，计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态频率计算输出扭矩。在一些示例实施例中，计算第二步态频率的步骤包括：基于转换的时间段计算第二步态频率。在一些示例实施例中，确定所述步态状态的当前步态状态的步骤包括：确定针对关节角的所述步态状态中与所述关节角相应的步态状态作为所述步态状态中的当前步态状态。在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；响应于确定所述差大于或等于阈值，基于步态参数计算输出扭矩。在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定所述步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；如果所述差小于阈值，则基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定是否满足一条件；如果满足所述一条件，则基于步态参数计算输出扭矩。在一些示例实施例中，所述一条件是初始阶段步行条件。在一些示例实施例中，当当前步态状态被确定为是所述步态状态中的次数小于设置次数的一个步态状态的时，满足初始阶段步行条件。在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和步态参数确定最终步态周期；计算与最终步态周期相应的输出扭矩。在一些示例实施例中，所述关节角是髋关节、膝关节和踝关节之一的角度。在一些示例实施例中，确定所述步态周期的步骤包括：使用特定形状自适应振荡器(PSAO)确定步态周期。在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：基于有限状态机(FSM)确定步态参数。一些示例实施例涉及扭矩计算设备。在一些示例实施例中，所述设备包括：接收器，被配置为接收关节角的测量；处理器，被配置为：基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数，基于所述关节角确定步态周期，基于所述步态周期和步态参数确定输出扭矩。一些示例实施例涉及扭矩计算方法。在一些示例实施例中，所述方法包括：基于测量的关节角获得第一步态周期；基于所述关节角获得针对预定的步态状态之间的转换的第二步态周期；当发生转换时，基于第一步态周期和第二步态周期计算最终步态周期；计算与最终步态周期相应的扭矩。一些示例实施例涉及计算应用于步行辅助装置的扭矩的方法。在一些示例实施例中，所述方法包括：基于与用户的关节关联的关节角，在用户的步态周期内确定当前步态状态；基于当前步态状态计算扭矩。在一些示例实施例中，计算扭矩的步骤包括：使用特定形状自适应振荡器(PSAO)和有限状态机(FSM)计算扭矩。在一些示例实施例中，所述方法还包括：使用PSAO基于与用户的关节关联的关节角的轨迹确定当前步态状态。在一些示例实施例中，如果PSAO的振荡器具有与步态频率相应的基础频率，将所述振荡器的相位设置为当前步态状态。在一些示例实施例中，所述方法还包括：如果步态周期的完成次数小于阈值次数，则通过覆盖PSAO来将FSM的相位设置为当前步态状态。示例实施例的另外的方面将在下面描述中部分进行阐述，部分从该描述将是清楚的，或者可以通过本实施例的实践获知。附图说明从以下结合附图对示例实施例进行的描述，这些和/或其它方面将变得明显和更容易理解，其中：图1和图2示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置；图3是示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置的框图；图4是示出根据至少一个示例实施例的计算辅助扭矩的方法的流程图；图5是示出根据至少一个示例实施例的计算输出扭矩的方法的流程图；图6是示出根据至少一个示例实施例的获得步态周期的方法的流程图；图7示出根据至少一个示例实施例的由特定形状自适应振荡器(PSAO)获得的步态周期；图8示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期的髋关节的关节角的参考轨迹；图9示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期设置的辅助扭矩；图10示出根据至少一个示例实施例的髋关节的测量的关节角的轨迹；图11示出根据至少一个示例实施例的针对时间的步态周期；图12是示出根据至少一个示例实施例的获得步态参数的方法的流程图；图13示出根据至少一个示例实施例的步态状态；图14示出根据至少一个示例实施例的步态状态之间的转换；图15是示出根据至少一个示例实施例的获得第二步态周期和第二步态频率的方法的流程图；图16是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；图17是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；图18是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；图19示出根据至少一个示例实施例的最终获得的步态周期的结果；图20至图22示出根据至少一个示例实施例的步态辅助装置。具体实施方式以下，将参照附图详细描述一些示例实施例。关于向附图中元件分配的参考标号，应注意的是，在任何可能的情况下，即使相同的元件被示出在不同的附图中，相同元件也将由相同的参考标号表示。此外，在实施例的描述中，当认为公知相关结构或功能的详细描述将导致本公开的解释模糊时，将省略公知相关结构或功能的详细描述。然而，应理解，不意在将本公开限制到所公开的具体示例实施例。相反地，示例实施例将涵盖落入示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算步行辅助装置的输出扭矩的方法，所述方法包括：基于关节角确定步态周期；基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数；基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。

【技术特征摘要】
2015.08.11 KR 10-2015-01132261.一种计算步行辅助装置的输出扭矩的方法，所述方法包括：基于关节角确定步态周期；基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数；基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述步态周期的步骤包括：基于所述关节角计算步态频率；基于步态频率确定所述步态周期。3.如权利要求1所述的方法，其中，确定步态参数的步骤包括：基于所述步态状态中的先前步态状态和所述关节角，确定所示步态状态中的当前步态状态；基于所述步态状态中的先前步态状态和所述步态状态中的当前步态状态，确定是否发生所述步态状态之间的转换；响应于确定发生了转换，确定步态参数。4.如权利要求3所述的方法，其中，确定步态参数的步骤还包括：确定第二步态周期作为步态参数；计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态周期计算输出扭矩。5.如权利要求4所述的方法，其中，确定第二步态周期的步骤包括：将针对所述步态状态中的当前步态状态预设的值定义为第二步态周期的值。6.如权利要求3所述的方法，其中，确定步态参数的步骤包括：计算第二步态频率作为步态参数，计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态频率计算输出扭矩。7.如权利要求6所述的方法，其中，计算第二步态频率的步骤包括：基于转换的时间段计算第二步态频率。8.如权利要求3所述的方法，其中，确定所述步态状态中的当前步态状态的步骤包括：确定针对关节角的所述步态状态中与所述关节角相应的步态状态作为所
\t述步态状态中的当前步态状态。9.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：确定步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；响应于所述差大于或等于阈值的确定，基于步态参数计算输出扭矩。10.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：确定所述步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；如果所述差小于阈值，则基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。11.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐基弘，李柱锡，林福万，
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