一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法技术方案

本发明专利技术涉及外骨骼技术领域，特别涉及一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法、外骨骼系统、步态识别装置。其中，柔性外骨骼系统的人体步态识别方法用于识别外骨骼系统的单侧步态状态，包括：获取人体姿态信号；确认前一时刻的第一步态状态；基于第一步态状态，判断人体姿态信号是否满足第二步态状态的切换条件，其中，第二步态状态为在行进周期中第一步态状态的下一个步态状态；若人体姿态信号满足切换条件，则切换外骨骼系统为第二步态状态；若人体姿态信号不满足切换条件，则保持外骨骼系统为第一步态状态。本发明专利技术的方法不需要采集样本数据库，可直接利用实时采集的数据进行计算和判断，计算量小，实时性高，不存在延时，计算对硬件需求低。件需求低。件需求低。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法


[0001]本专利技术涉及外骨骼
，特别涉及一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法、外骨骼系统、柔性外骨骼系统的人体步态识别装置。

技术介绍

[0002]步态识别技术是外骨骼系统的核心技术之一，是外骨骼步行状态判断、运动意图精准判断、控制策略制定的前提和基础，对确定各阶段功率需求起着关键作用。目前一些技术中，步态识别的方法是利用机器学习算法及姿态信息对步态相位进行识别，但实时性低、采集数据量大、计算量大、模型和算法都复杂。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法、外骨骼系统、步态识别装置、电子设备、计算机可读存储介质。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，用于识别外骨骼系统的单侧步态状态，所述柔性外骨骼系统的人体步态识别方法包括：获取人体姿态信号；确认前一时刻的第一步态状态；基于所述第一步态状态，判断所述人体姿态信号是否满足第二步态状态的切换条件，其中，所述第二步态状态为在行进周期中所述第一步态状态的下一个步态状态；若所述人体姿态信号满足所述切换条件，则切换所述外骨骼系统为所述第二步态状态；若所述人体姿态信号不满足所述切换条件，则保持所述外骨骼系统为所述第一步态状态。
[0005]在一些实施例中，所述方法还包括：对所述人体姿态信号进行去噪处理。
[0006]在一些实施例中，所述对所述人体姿态信号进行去噪处理，包括：去除所述人体姿态信号中的异常值；和/或，对所述人体姿态信号进行平滑滤波处理。
[0007]在一些实施例中，所述人体姿态信号包括：第一侧小腿的第一角度值及第二侧小腿的第二角度值。
[0008]在一些实施例中，在行进周期中，步态依次包括迈步状态、落地支撑状态及支撑后移状态；若所述第一步态状态为所述第一侧小腿的支撑后移状态，则第二步态状态为迈步状态，且对应所述迈步状态的切换条件包括以下一项或多项：在N帧范围内，第一角度值在当前A时刻最小；所述第一步态状态不是落地支撑状态；在前一个行进周期中，第一角度值的最大值与所述A时刻的第一角度值之差大于或等于第一阈值，或，在前一个行进周期中，第一角度值的最大值与所述A时刻的第一角度值之差大于或等于第二阈值且在A
‑
N/2帧时刻至所述A时刻范围内的第一角度值的峰值大于或等于第三阈值。
[0009]在一些实施例中，在行进周期中，步态依次包括迈步状态、落地支撑状态及支撑后移状态；若所述第一步态状态为所述第一侧小腿的迈步状态，则第二步态状态为落地支撑状态，且对应所述落地支撑状态的切换条件包括以下一项或多项：所述第一步态状态为所述迈步状态；在N帧范围内，第一角度值在当前B时刻最大；所述B时刻的第一角度值与在前
一个行进周期中的第一角度值的最小值之差大于或等于第四阈值；所述B时刻的第一角度值与在前一个行进周期中的第一角度值的最大值之差大于或等于第五阈值；在B
‑
N/2帧时刻至所述B时刻范围内第一角度值的峰值大于或等于第六阈值。
[0010]在一些实施例中，在行进周期中，步态依次包括迈步状态、落地支撑状态及支撑后移状态；若所述第一步态状态为所述第一侧小腿的落地支撑状态，则第二步态状态为支撑后移状态，且对应所述支撑后移状态的切换条件包括以下一项或多项：所述第一步态状态为所述落地支撑状态；在当前C时刻第一角度值等于第二角度值；在C
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1时刻，第一角度值大于第二角度值；在C+1时刻，第一角度值小于第二角度值。
[0011]第二方面，本专利技术还提供一种外骨骼系统，所述外骨骼系统采用如第一方面所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法识别单侧的步态状态。
[0012]在一些实施例中，所述外骨骼系统包括：背部支撑组件、两个大腿支撑组件、两个小腿支撑组件，以及多个IMU传感器；其中，所述多个IMU传感器至少包括：第一IMU传感器，设置于第一侧小腿支撑组件，用于检测第一角度值，以及，第二IMU传感器，设置于第二小腿支撑组件，用于检测第二角度值。
[0013]在一些实施例中，所述外骨骼系统还包括：中央处理器，用于接收所述多个IMU传感器检测的角度值。
[0014]第三方面，本专利技术还提供一种柔性外骨骼系统的人体步态识别装置，用于识别外骨骼系统的单侧步态状态，所述柔性外骨骼系统的人体步态识别装置包括：获取单元，用于获取人体姿态信号；确认单元，用于确认前一时刻的第一步态状态；判断单元，用于基于所述第一步态状态，判断所述人体姿态信号是否满足第二步态状态的切换条件，其中，所述第二步态状态为在行进周期中所述第一步态状态的下一个步态状态；若所述人体姿态信号满足所述切换条件，则切换所述外骨骼系统为所述第二步态状态；若所述人体姿态信号不满足所述切换条件，则保持所述外骨骼系统为所述第一步态状态。
[0015]在一些实施例中，所述装置还包括：去噪单元，用于对所述人体姿态信号进行去噪处理。
[0016]第四方面，本专利技术还提供一种电子设备，其中，所述电子设备包括：存储器，用于存储指令；以及处理器，用于调用所述存储器存储的指令执行如第一方面所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法。
[0017]第五方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，所述指令被处理器执行时，执行如第一方面所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法。
[0018]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：不需要采集样本数据库，可直接利用实时采集的数据进行计算和判断，计算量小，实时性高，不存在延时，计算对硬件需求低。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0020]图1示出了一些实施例的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法流程示意图；
[0021]图2示出了一些实施例的步态状态行进周期步态示意图；
[0022]图3示出了一些实施例的步态状态行进周期人体姿态信息对应示意图；
[0023]图4示出了另一些实施例的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法流程示意图；
[0024]图5示出了一些实施例的外骨骼系统的示意图；
[0025]图6示出了一些实施例的柔性外骨骼系统的人体步态识别装置模块示意图；
[0026]图7示出了另一些实施例的柔性外骨骼系统的人体步态识别装置模块示意图；
[0027]图8示出了一种电子设备示意图。
具体实施方式
[0028]现在将参照若干示例性实施例来论述本专利技术的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本专利技术的内容，而不是暗示对本专利技术的范围的任何限制。
[0029]如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，用于识别外骨骼系统的单侧步态状态，所述柔性外骨骼系统的人体步态识别方法包括：获取人体姿态信号；确认前一时刻的第一步态状态；基于所述第一步态状态，判断所述人体姿态信号是否满足第二步态状态的切换条件，其中，所述第二步态状态为在行进周期中所述第一步态状态的下一个步态状态；若所述人体姿态信号满足所述切换条件，则切换所述外骨骼系统为所述第二步态状态；若所述人体姿态信号不满足所述切换条件，则保持所述外骨骼系统为所述第一步态状态。2.根据权利要求1所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述人体姿态信号进行去噪处理。3.根据权利要求2所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，所述对所述人体姿态信号进行去噪处理，包括：去除所述人体姿态信号中的异常值；和/或，对所述人体姿态信号进行平滑滤波处理。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，所述人体姿态信号包括：第一侧小腿的第一角度值及第二侧小腿的第二角度值。5.根据权利要求4所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，在行进周期中，步态依次包括迈步状态、落地支撑状态及支撑后移状态；若所述第一步态状态为所述第一侧小腿的支撑后移状态，则第二步态状态为迈步状态，且对应所述迈步状态的切换条件包括以下一项或多项：在N帧范围内，第一角度值在当前A时刻最小；所述第一步态状态不是落地支撑状态；在前一个行进周期中，第一角度值的最大值与所述A时刻的第一角度值之差大于或等于第一阈值，或，在前一个行进周期中，第一角度值的最大值与所述A时刻的第一角度值之差大于或等于第二阈值且在A
‑
N/2帧时刻至所述A时刻范围内的第一角度值的峰值大于或等于第三阈值。6.根据权利要求4所述的柔性外骨骼系统的人体步态识别方法，其特征在于，在行进周期中，步态依次包括迈步状态、落地支撑状态及支撑后移状态；若所述第一步态状态为所述第一侧小腿的迈步状态，则第二步态状态为落地支撑状态，且对应所述落地支撑状态的切换条件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳阳，宋定安，胡静，张勇，杨义光，冉浩，强利刚，李林，
申请(专利权)人：贵州航天控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：