一种助力外骨骼的识别控制系统以及识别控制方法技术方案

本发明专利技术提供的一种助力外骨骼的识别控制系统及识别控制方法，识别控制系统包括：脚底压力信息处理模块：实时对穿戴者的脚底压力信息进行检测；地势信息预处理模块：耦接所述助力外骨骼机器人，用于实时采集所述外骨骼装置运动环境中的地势信息；惯性测量模块：对于穿戴者行走中双腿的髋关节角度、角速度以及肌电信息进行相应的预处理得到惯性测量信号；数据处理分析模块：匹配结果传输给助力外骨骼机器人对其进行控制。本发明专利技术的识别控制系统实现了对外骨骼穿戴者在应对不同地势形态步态意图识别及快速协同辅助响应动作，实现外骨骼穿戴者在不同地势环境中顺利完成各项工作。者在不同地势环境中顺利完成各项工作。者在不同地势环境中顺利完成各项工作。

【技术实现步骤摘要】
一种助力外骨骼的识别控制系统以及识别控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种助力外骨骼的识别控制系统以及识别控制方法。

技术介绍

[0002]外骨骼系统是一种穿戴在身体上的伴随式智能装备系统，通过同步“跟随”人体运动，辅助运动者承重助力及负重机动，有效提升运动者搬移托举能力、承载携行能力和快速机动能力，在后装物资装填搬移保障、物资伴随支援保障、边防巡逻保障等领域具有广泛的需求。
[0003]外骨骼系统往往工作在多种多样的地势条件，所处的环境地势特征对外骨骼系统的移动性能具有较大的影响，每种地势都对外骨骼系统平稳移动提出了挑战，需要外骨骼系统采取不同的移动模式。其中，外骨骼系统可在地势平坦并且不易打滑的环境用相对较高的速度移动，而疏松泥巧或崎幅不平的地势环境将对机外骨骼系统的平稳移动不利，对于地势进行不能精确的识别，并且在自然环境中不能安全、稳定地运动。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种助力外骨骼的识别控制系统及识别控制方法，该识别控制系统及识别控制方法实现了对外骨骼穿戴者在应对不同地势形态步态意图识别及快速协同辅助响应动作，实现外骨骼穿戴者在不同地势环境中顺利完成各项工作，且通过对穿戴者的脚底以及行走角度等多参数的采集，也提高了对外骨骼机器人识别控制的准确性。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术公开了一种助力外骨骼的识别控制系统，包括：
[0008]脚底压力信息处理模块：实时对穿戴者的脚底压力信息进行检测，将所述脚底压力信息进行预处理输出相应的脚底压力信号；
[0009]地势信息预处理模块：耦接所述助力外骨骼机器人，用于实时采集所述外骨骼装置运动环境中的地势信息，将所述地势信息进行预处理提取地势特征信息并输出相应的地势识别预处理信号；
[0010]惯性测量模块：对于穿戴者行走中双腿的髋关节角度、角速度以及肌电信息进行相应的预处理得到惯性测量信号；
[0011]数据处理分析模块：将脚底压力信息、地势信息、惯性测量信息处理后与人体步态数据库内的行走模式进行匹配，匹配结果传输给助力外骨骼机器人对其进行控制。
[0012]第二方面，本专利技术公开了关于上述助力外骨骼的识别控制方法，包括如下步骤：
[0013]实时对穿戴者的脚底压力信息进行检测，将所述脚底压力信息进行预处理输出相应的脚底压力信号；
[0014]实时采集所述外骨骼装置运动环境中的地势信息，将所述地势信息进行预处理提取地势特征信息并输出相应的地势识别预处理信号；
[0015]对于穿戴者行走中双腿的髋关节角度、角速度以及肌电信息进行相应的预处理得到惯性测量信号；
[0016]将脚底压力信息、地势信息、惯性测量信息处理后与人体步态数据库内的行走模式进行匹配，匹配结果传输给助力外骨骼机器人对其进行控制。
[0017]第三方面，本专利技术公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
[0018]第四方面，本专利技术公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
[0019]本专利技术实施例提供的识别控制系统及识别控制方法：解决了现有技术中外骨骼系统对于地势进行不能精确的识别，并且在自然环境中不能安全、稳定地运动的问题，在应对不同地势环境时，快速、有效识别地势及运动意图识别，动达到人机协同，响应辅助运动，以保证顺利完成各项工作。且通过对穿戴者的脚底以及行走角度等多参数的采集，也提高了对外骨骼机器人识别控制的准确性。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
[0021]图1为本专利技术实施例提供的助力外骨骼的识别控制方法的流程示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例提供的一种计算机设备的流程示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0026]为了更加清晰的对本专利技术中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。
[0027]本专利技术公开了一种助力外骨骼的识别控制系统，包括：
[0028]脚底压力信息处理模块：实时对穿戴者的脚底压力信息进行检测，将所述脚底压力信息进行预处理输出相应的脚底压力信号；
[0029]地势信息预处理模块：耦接所述助力外骨骼机器人，用于实时采集所述外骨骼装置运动环境中的地势信息，将所述地势信息进行预处理提取地势特征信息并输出相应的地势识别预处理信号；
[0030]惯性测量模块：对于穿戴者行走中双腿的髋关节角度、角速度以及肌电信息进行相应的预处理得到惯性测量信号；
[0031]数据处理分析模块：将脚底压力信息、地势信息、惯性测量信息处理后与人体步态数据库内的行走模式进行匹配，匹配结果传输给助力外骨骼机器人对其进行控制。
[0032]优选地，作为进一步可实施的方案，所述脚底压力信息处理模块包括内嵌在上层鞋垫以及下层鞋垫之间的压力传感器、信号调理电路、数据传唤模块以及无线传输模块。通过内嵌在助力外骨路机器人足部的压力鞋垫对穿戴者的运动意图进行实时检测，信号调理电路、无线传输模块使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种助力外骨骼的识别控制系统，其特征在于，包括：脚底压力信息处理模块：实时对穿戴者的脚底压力信息进行检测，将所述脚底压力信息进行预处理输出相应的脚底压力信号；地势信息预处理模块：耦接所述助力外骨骼机器人，用于实时采集所述外骨骼装置运动环境中的地势信息，将所述地势信息进行预处理提取地势特征信息并输出相应的地势识别预处理信号；惯性测量模块：对于穿戴者行走中双腿的髋关节角度、角速度以及肌电信息进行相应的预处理得到惯性测量信号；数据处理分析模块：将脚底压力信息、地势信息、惯性测量信息处理后与人体步态数据库内的行走模式进行匹配，匹配结果传输给助力外骨骼机器人对其进行控制。2.根据权利要求1所述的识别控制系统，其特征在于，所述脚底压力信息处理模块包括内嵌在上层鞋垫以及下层鞋垫之间的压力传感器、信号调理电路、数据传唤模块以及无线传输模块。3.根据权利要求1所述的识别控制系统，其特征在于，所述地势信息预处理模块包括：图像采集单元，用于实时采集运动环境中的地势信息；图像预处理单元，耦接所述图像采集单元，所述图像预处理单元根据所述地势信息进行预处理得到地势预处理信息；地势特征提取单元，耦接所述图像预处理单元，所述地势特征提取单元用于根据所述地势预处理信息提取地势特征信息。4.根据权利要求1所述的识别控制系统，其特征在于，所述惯性测量模块包括用于对所述髋关节角度、角速度进行处理的微处理器。5.根据权利要求4所述的识别控制系统，其特征在于，所述微处理器的处理过程包括：利用式(1)得到步行相角，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，桂剑，马斌，于朱庭，江海岳，朱大鹏，赵婷，
申请(专利权)人：上海前瞻创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：