下肢机器人速度控制系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种下肢机器人速度控制系统与方法，包括：激光多普勒传感器模块：固定在下肢机器人上，向地面发射激光，通过采集地面的散射光得到运动过程中产生的多普勒信号；信号处理模块：测算多普勒信号中的特征频率，进而测定运动过程中的速度；速度调节模块：根据测得的数据实时调节下肢机器人下一次运动的速度；结构件：所述激光多普勒传感器模块、信号处理模块以及速度调节模块通过结构件固定在下肢机器人上。本发明专利技术创新性地将激光多普勒传感器应用于可穿戴机器人速度测量系统中，这种传感器精度高、空间分辨率高，工作时不会受运动的振动带来的影响，而且光路稳定，光源热稳定性好，使用寿命长，适合长时间工作。适合长时间工作。适合长时间工作。

【技术实现步骤摘要】
下肢机器人速度控制系统与方法


[0001]本专利技术涉及下肢康复机器人的控制领域，具体地，涉及一种下肢机器人速度控制系统与方法。

技术介绍

[0002]由于疾病和安全意外等原因，步行功能障碍患者一直在增多，由于某些地区医疗水平的落后和医疗费用昂贵等问题，许多患者错失了最佳的康复时机，为了让更多的患者能够自己在家中恢复步行能力又不用承担高额的医疗费用，发展下肢康复机器人就显得尤为迫切。
[0003]传统的下肢康复训练机器人鲜有速度调节功能，在使用下肢机器人进行康复训练时，不能控制步行过程中的速度以及步伐大小，速度太快超出患者的承受能力，会对患者造成二次伤害，而速度太慢又达不到康复训练的效果。现有的带速度调节系统的下肢机器人利用模式识别技术采集运动信息，但此类方式的实现难度较大，研发成本较高。因此，一款成本和技术难度较低的下肢机器人速度调节系统可以为不同的步行功能障碍患者提供适合自己的训练模式。
[0004]专利文献CN113325720A公开了一种具有运动速度决策的康复训练机器人自适应跟踪控制方法，其特征在于：比较康复训练机器人的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下肢机器人速度控制系统，其特征在于，包括：激光多普勒传感器模块：固定在下肢机器人上，向地面发射激光，通过采集地面的散射光得到运动过程中产生的多普勒信号；信号处理模块：测算多普勒信号中的特征频率，进而测定运动过程中的速度；速度调节模块：根据测得的数据实时调节下肢机器人下一次运动的速度；结构件：所述激光多普勒传感器模块、信号处理模块以及速度调节模块通过结构件固定在下肢机器人上。2.根据权利要求1所述的下肢机器人速度控制系统，其特征在于：所述激光多普勒传感器模块包括电源(1)、光学元件以及外壳(2)，所述光学元件包括激光光源(3)、透射光栅(4)、光阑(5)、会聚透镜(6)、反射镜(7)以及滤波片(8)，所述激光光源(3)与电源(1)连接；所述外壳(2)分成两个空间，第一空间布置所述光学元件，所述光学元件以双光束型光路进行排布，所述第二空间放置电源(1)。3.根据权利要求1所述的下肢机器人速度控制系统，其特征在于：所述信号处理模块包括光电探测器(9)和数据处理模块，所述数据处理模块包括数字示波器(10)、计算机(11)以及数据处理程序；所述光电探测器(9)布置在外壳(2)的第一空间中，采集地面的散射光信号，并与所述数据处理模块中的数字示波器(10)相连，进行A/D转换，所述计算机(11)与数字示波器(10)相连，读取A/D转换后的二进制数字信号，所述数据处理程序对数字信号进行处理。4.根据权利要求3所述的下肢机器人速度控制系统，其特征在于：所述数据处理程序包含以下步骤：步骤S1：建立多普勒频移模型，采集多普勒传感器信号；步骤S2：对采集到的信号进行快速傅里叶变换、带通滤波；步骤S3：用高斯函数对频谱中的特征频率进行拟合，取拟合后的均值作为多普勒频移的测定值。5.根据权利要求1所述的下肢机器人速度控制系统，其特征在于：所述速度调节模块包括驱动器(12)、腰带(13)以及伺服电机(14)；所述驱动器(12)的输入端与数据处理模块相连，输出端与所述伺服电机(14)相连，所述腰带(13)用于放置所述驱动器(12)，所述腰带(13)用于固定速度调节模块。6.根据权利要求5所述的下肢机器人速度控制系统，其特征在于：所述驱动器(12)对运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智军，夏海生，洪舟洋，加里，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：