一种外骨骼设备穿戴误差校正方法技术

本发明专利技术公开了一种外骨骼设备穿戴误差校正方法，包括在外骨骼设备的穿戴者直立情况下进行IMU自校准；在外骨骼设备的穿戴者平躺情况下进行下肢平躺校正；在外骨骼设备的穿戴者正常运动情况下，将IMU测量得到的欧拉角转换为四元数形式，并利用记录的角速度向量对四元数进行校正，根据校正后的四元数换算得到补偿后的欧拉角作为最终的关节角度，完成外骨骼设备穿戴的误差校正。本发明专利技术在不借助于外部设备的情况下，准确测量穿戴者的关节角度，为外骨骼设备或者康复监测设备提供准确的运动信息反馈。反馈。反馈。

A method for correcting the wearing error of exoskeleton devices

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼设备穿戴误差校正方法


[0001]本申请属于运动检测
，具体涉及一种外骨骼设备穿戴误差校正方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科学技术的逐步发展和国家医疗卫生水平的显著提高，穿戴式外骨骼设备在健康养老、医疗康复和运动健身等领域得到了飞速的发展。外骨骼设备在正常工作时需要准确地获得穿戴者的关节运动情况，作为外骨骼控制器的参考信息或者是用于分析穿戴者的运动、康复等情况。
[0003]在所有穿戴式运动测量方案中，惯性测量单元(以下简称IMU)以其低成本、便携性好、动态响应快以及不受使用场景限制等优点成为主要采用的传感器。但是使用IMU进行关节运动角度监测时存在以下几点问题：(1)如专利申请公布号为CN110522458A和CN108852360A的专利所述，几乎所有使用IMU的产品都直接或者间接地要求传感器必须固定于标准平面内(一般平行或者垂直于人体矢状面)。然而人体不是一种规则的几何体，尤其是涉及到髋、膝等多关节的运动测量，在穿戴设备时无法保证IMU的轴向能够完全沿着人体运动方向；(2)IMU以欧拉角作为姿态测量的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼设备穿戴误差校正方法，所述外骨骼设备安装有IMU，其特征在于，所述外骨骼设备穿戴误差校正方法，包括：步骤1、在外骨骼设备的穿戴者直立情况下进行IMU自校准；步骤2、在外骨骼设备的穿戴者平躺情况下进行下肢平躺校正，包括：步骤2.1、检测穿戴者是否满足下肢平躺校正条件，所述下肢平躺校正条件为：穿戴者下肢脚尖朝上平躺于水平面上并保持静止状态至少2秒；步骤2.2、若检测到穿戴者不满足下肢平躺校正条件，则返回步骤2.1继续检测；否则执行步骤2.3；步骤2.3、获取IMU测量得到的加速度值a
x
和a
y
；步骤2.4、根据加速度值a
x
和a
y
计算IMU安装平面与人体矢状面的夹角α；步骤2.5、根据步骤2.4得到的夹角α计算并得到角速度向量ω
V
，计算公式如下：式中，Δt表示IMU的采样时间，单位为秒，角速度向量ω
V
的单位为弧度/秒；步骤3、在外骨骼设备的穿戴者正常运动情况下，将IMU测量得到的欧拉角转换为四元数形式，并利用记录的角速度向量ω
V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：章威，王军，宋真子，李万宝，万航，严逢辉，胡倩，
申请(专利权)人：中电海康集团有限公司，
类型：发明
国别省市：