一种下肢助力外骨骼机器人的步态控制方法和控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种步态控制方法，包括：提供步态模型和参比信息；采集原始步态信息并根据所述步态模型判断步态类型；采集助力模块的状态信息并转换为参数信息；根据所述步态类型调用所述参比信息与所述参数信息进行比对；向所述助力模块发送调整指令，使所述参数信息符合所述参比信息。本发明专利技术的所述步态控制方法的步态模型包括足放平模型、足跟离地模型和足尖离地模型，在穿戴者需要助力或调整的阶段提供了对比依据，结合所述参比信息，使得所述步态控制方法不需要重新确定步态周期就能实现对所述助力模块的控制，避免了由于不断重新确定步态周期造成的跟踪速度和精度下降的问题。本发明专利技术还提供了用于实现所述步态控制方法的步态控制系统。

A Gait Control Method and Control System for Lower Limb Exoskeleton Robot

The invention provides a gait control method, which includes: providing gait model and reference information; collecting original gait information and judging gait type according to the gait model; collecting status information of the booster module and converting it into parameter information; calling the reference information and the parameter information according to the gait type for comparison; sending adjustment instructions to the booster module; Make the parameter information conform to the reference information. The gait model of the gait control method of the present invention includes foot leveling model, heel off-ground model and toe off-ground model, which provides a basis for comparison in the stage when the wearer needs help or adjustment. Combining with the reference information, the gait control method can realize the control of the power module without redefining the gait cycle, thus avoiding constant redefinition. The problem of tracking speed and precision decrease caused by fixed gait cycle. The invention also provides a gait control system for realizing the gait control method.

【技术实现步骤摘要】
一种下肢助力外骨骼机器人的步态控制方法和控制系统
本专利技术涉及外骨骼机器人
，尤其涉及一种下肢助力外骨骼机器人的步态控制方法和控制系统。
技术介绍
下肢助力外骨骼机器人是能够与使用者有机结合在一起的可穿戴式助力装置，用于帮助下肢有运动功能障碍的人群恢复行走能力。人机接口是实现人与下肢助力外骨骼机器人通信的方式，其功能是分析和预测人体的步态数据。由于步态是连续性的周期运动，包括许多复杂的生理信息，步态分析旨在检测和分析这一过程中的运动轨迹、接触力信息、肌电信号等生理参数变化规律，外骨骼的上位机将这些信号分析处理后产生的控制信号输送到执行机构，以确保外骨骼能够准确响应人体的动作。例如公开号为CN108014001A的中国专利技术专利申请揭示的一种柔性助行外骨骼，其通过惯性测量单元实时获取下肢的运动意图，为驱动和控制模块提供核心的信号源，在信号源的激励下，驱动和控制模块对运动意图进行理解、判断、决策以及异常判断，以达到助力的目的。公开号为CN107536613A的中国专利技术专利申请揭示了人体下肢步态识别装置，其在预定的时间内采集人体下肢的关节角度数据、足底压力数据和躯干倾角数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下肢助力外骨骼机器人的步态控制方法，其特征在于，包括：S1：提供信息采集模块、比对模块、存储模块、控制模块、反馈模块、数据处理模块和助力模块，所述存储模块存储步态模型和参比信息，所述步态模型包括足放平模型、足跟离地模型和足尖离地模型；S2：所述信息采集模块采集穿戴者的原始步态信息，所述数据处理模块将所述原始步态信息转换为关节角度信息，所述比对模块参考所述步态模型和所述关节角度信息判断穿戴者的步态类型，所述反馈模块获取所述助力模块的状态信息；S3：所述数据处理模块将所述状态信息转换为参数信息，所述比对模块调用所述参比信息与所述参数信息进行比对，向所述控制模块发送比对结果；S4：所述控制模...

【技术特征摘要】
1.一种下肢助力外骨骼机器人的步态控制方法，其特征在于，包括：S1：提供信息采集模块、比对模块、存储模块、控制模块、反馈模块、数据处理模块和助力模块，所述存储模块存储步态模型和参比信息，所述步态模型包括足放平模型、足跟离地模型和足尖离地模型；S2：所述信息采集模块采集穿戴者的原始步态信息，所述数据处理模块将所述原始步态信息转换为关节角度信息，所述比对模块参考所述步态模型和所述关节角度信息判断穿戴者的步态类型，所述反馈模块获取所述助力模块的状态信息；S3：所述数据处理模块将所述状态信息转换为参数信息，所述比对模块调用所述参比信息与所述参数信息进行比对，向所述控制模块发送比对结果；S4：所述控制模块根据所述比对结果判断是否向所述助力模块发送调整指令；S5：所述助力模块执行所述调整指令，使所述参数信息符合所述参比信息。2.如权利要求1所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比信息包括参比长度信息，所述反馈模块包括位置反馈单元，所述位置反馈单元获取所述助力模块的实时位置信息，所述数据处理模块将所述实时位置信息转换成实时长度，所述比对模块判断所述实时长度不符合所述参比长度信息，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。3.如权利要求1或2所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比长度信息包括第一参比长度，对于穿戴者的脚踝关节角度从-1度增加到20度后再减小到-3度的过程，所述比对模块判断所述步态类型为处于足放平阶段，当所述实时长度不符合所述第一参比长度，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。4.如权利要求1或2所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比长度信息包括长度保持范围，对于穿戴者的脚踝关节角度从-5度减小到-20度的过程，所述比对模块判断所述步态类型为处于足跟离地阶段，当所述实时长度不符合所述长度保持范围，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。5.如权利要求1或2所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比长度信息包括第二参比长度，对于穿戴者的脚踝关节角度从-30度减小到-50度后再增加到-30度的过程，所述比对模块判断所述步态类型为处于足尖离地阶段，当所述实时长度不符合所述第二参比长度，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。6.如权利要求1或2所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比长度信息包括最大长度调整范围，当所述比对模块判断所述实时长度不符合所述最大长度调整范围，所述控制模块向所述助力模块发送停止指令，所述助力模块停止运行。7.如权利要求1所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比信息包括参比力值信息，所述反馈模块包括力反馈单元，所述力反馈单元获取所述助力模块的实时受力信息，所述数据处理模块将所述实时受力信息转换成实时力值，所述比对模块判断所述实时力值不符合所述参比力值信息，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。8.如权利要求1或7所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比力值信息包括第一参比力值，穿戴者的脚踝关节角度从-5度开始减小，所述比对模块判断所述步态类型为开始进入足跟离地阶段，当所述比对模块判断所述实时力值不符合所述第一参比力值，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。9.如权利要求1或7所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比力值信息包括第二参比力值，对于穿戴者的脚踝关节角度从-5度减小到-20度的过程，所述比对模块判断所述步态类型为处于足跟离地阶段，当所述比对模块判断所述实时力值不符合所述第二参比力值，所述控制模块向所述助力模块发送所述调整指令。10.如权利要求1或7所述的步态控制方法，其特征在于，所述参比力值信息包括预警力值，当所述比对模块判断所述实时力值大于等...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹刚刚，张开颜，肖彼得，金爱萍，孟桂林，
申请(专利权)人：上海司羿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31