一种用于下肢步行康复训练的防撞系统及防撞方法技术方案

本发明专利技术属于康复训练设备领域，具体涉及一种用于下肢步行康复训练的防撞系统及防撞方法。包括防撞检测机构、防撞检测模块、防撞控制模块；所述的防撞控制模块包括防撞预警区确定模块、运动方向检测模块、实时防撞检测区域确定模块、防撞启动确定模块。相对于现有技术，本发明专利技术具有以下优势：根据预设的防撞预警区，结合检测到的车辆的运动方向确定实时防撞检测区域，简化实时防撞检测区域，使得点云数据的处理更高效、更有针对性，减少了计算量，使防撞更为精准有效率；还可以屏蔽特定障碍物信息，不对特定障碍物采取避障措施，防止错误地进行防撞制动，避免训练过程被无故中断。避免训练过程被无故中断。避免训练过程被无故中断。

【技术实现步骤摘要】
一种用于下肢步行康复训练的防撞系统及防撞方法


[0001]本专利技术属于康复训练设备领域，具体涉及一种用于下肢步行康复训练的防撞系统及防撞方法。

技术介绍

[0002]在中风或脊髓损伤后出现运动障碍的患者，通常表现为步态异常或不能行走，可以通过加强运动进行肌力、耐力、关节能力训练、平衡训练、作业治疗，以及针对性的步态纠正训练等以改善行走功能。在训练初期，患者的下肢支撑控制能力往往较差，同时与训练车未完全磨合，容易产生控制偏差，进而导致与周围物体产生碰撞等危险情况；或者医院人员走动导致意外碰撞。训练车目前设置了急停按钮和松手停车的机制，但是依然不能完全排除在紧急状态下，患者反应迟钝导致的风险。因此在现有硬件条件下，需要在遇到障碍物前及时停车。
[0003]平衡训练装置及多功能助行康复训练机器人的专利中，通过限位开关和底盘四角的防撞装置，可以保证助行训练康复机器人在遇到障碍时可以停下来，保障患者的安全性；底盘机构的四角处分别安装一个防撞弹性件，遇到障碍物时起到缓冲防撞的作用。该方法只能在已经发生碰撞时起缓冲作用，在速度较快时设备依然会产生损伤，且无法保护对方人员物品。
[0004]防撞移位机头的专利中，所述防撞装置对防撞移位机头前侧和后侧的障碍物进行感应，以使防撞移位机头避开障碍物而不与障碍物发生碰撞。该方法是非接触的防撞，但是此机头安装在轨道上，只需要防护机头。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于下肢步行康复训练的防撞系统及防撞方法。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术的第一方面，采用如下的技术方案：一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：包括防撞检测机构、防撞检测模块、防撞控制模块；
[0007]所述的防撞控制模块包括防撞预警区确定模块、运动方向检测模块、实时防撞检测区域确定模块、防撞启动确定模块；
[0008]所述的防撞检测模块，根据防撞检测机构得到的实时监测数据，判断是否有障碍物出现在防撞预警区(其由防撞预警区确定模块所确定)内，是否有障碍物出现在防撞预警区内的判定结果被发送至防撞启动确定模块；
[0009]所述的防撞预警区确定模块，在训练车前进方向、训练车后退方向、训练车左转方向、训练车右转方向上设置防撞预警区；
[0010]所述的运动方向检测模块，根据运动控制模块的实时速度指令，确定训练车的运动方向：根据训练车的左轮速度和右轮速度，判断训练车的左、右轮速度是否相等、正负，以判断运动方向为前进、后退、左转或右转；
[0011]所述的实时防撞检测区域确定模块，根据运动方向检测模块所确定的运动方向以及防撞预警区确定模块所预设的防撞预警区，确定实时防撞检测区域；
[0012]所述的防撞启动确定模块，根据防撞检测模块得到的是否有障碍物出现在防撞预警区内的判定结果，结合实时防撞检测区域，判断是否有障碍物出现在实时防撞检测区域内，如有障碍物出现在实时防撞检测区域内，则发出急停信号，使训练车制动停止。
[0013]优选的，所述的防撞检测机构设置于车身底部左侧支架的最前端和车身底部右侧支架的最后端。
[0014]进一步的，所述的防撞检测机构为雷达。
[0015]前述的防撞系统还设有所述的运动控制模块、电机驱动模块，运动控制模块的速度指令被发送至电机驱动模块和防撞控制模块；运动控制模块控制电机驱动模块；防撞检测机构检测到的实时点云数据被发送至防撞检测模块；防撞检测模块根据实时防撞检测区域对应的点云数据，确定实时防撞预警区内是否有障碍物；防撞控制模块根据接收到的实时速度指令确定车辆运动方向；然后根据预设的防撞预警区结合车辆运动方向，确定实时防撞检测区域；根据防撞检测模块的判定结果，结合实时防撞检测区域，判断是否有障碍物出现在实时防撞检测区域内。
[0016]防撞预警区确定模块确定训练车前进方向的区域A、训练车后退方向的区域B、训练车左前侧的区域C、训练车右后侧的区域D、训练车右前侧的区域E、训练车左后侧的区域F为防撞预警区；
[0017]区域A
‑
区域F的各参数具体为：
[0018]a：车身横长；
[0019]b：车辆紧急制动距离加上或不加上一定的余量；
[0020]c：车辆转向时的制动响应距离加上或不加上一定的余量；
[0021]d：车辆最前端至驱动车轮的轮心距离；
[0022]e:车辆最后端至驱动车轮的轮心距离。
[0023]所述的实时防撞检测区域确定模块，根据训练车运动的方向，动态调整实时防撞检测区域；
[0024]如判断训练车处于：前进状态，则实时防撞检测区域确定为A区域；
[0025]后退时，实时防撞检测区域确定为B区域；
[0026]左转时，实时防撞检测区域确定为A、C、B、D区域；
[0027]右转时，实时防撞检测区域确定为A、F、B、E区域；
[0028]所述的防撞检测模块，障碍物的检出判断条件：雷达串口数据中解析的点云(L，θ)满足下述条件，即判断为该区域内有障碍物；
[0029]前雷达所扫描的点云(L，θ)：
[0030]A区域障碍物检出判断条件：a>L
·
sin(θ)且b>L
·
cos(θ)
[0031]C区域障碍物检出判断条件：c>
‑
L
·
sin(θ)且d>
‑
L
·
cos(θ)
[0032]F区域障碍物检出判断条件：(d+e)>
‑
L
·
sin(θ)且d<
‑
L
·
sin(θ)且c>
‑
L
·
cos(θ)
[0033]后雷达所扫描的点云(L，θ)：
[0034]B区域障碍物检出判断条件：a>L
·
sin(θ)且b>L
·
cos(θ)
[0035]D区域障碍物检出判断条件：c>
‑
L
·
sin(θ)且e>
‑
L
·
cos(θ)
[0036]E区域障碍物检出判断条件：(d+e)>
‑
L
·
sin(θ)且e<
‑
L
·
sin(θ)且c>
‑
L
·
cos(θ)
[0037]防撞启动确定模块的实现方式可以为：
[0038]左转时，从防撞检测模块调取(读取)由前雷达检测的A、C区域、由后雷达检测的B、D区域的判定结果，若满足A区域障碍物检出判断条件、B区域障碍物检出判断条件、C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：包括防撞检测机构、防撞检测模块、防撞控制模块；所述的防撞控制模块包括防撞预警区确定模块、运动方向检测模块、实时防撞检测区域确定模块、防撞启动确定模块；所述的防撞检测模块，根据防撞检测机构得到的实时监测数据，判断是否有障碍物出现在防撞预警区内，是否有障碍物出现在防撞预警区内的判定结果被发送至防撞启动确定模块；所述的防撞预警区确定模块，在训练车前进方向、训练车后退方向、训练车左转方向、训练车右转方向上设置防撞预警区；所述的运动方向检测模块，根据运动控制模块的实时速度指令，确定训练车的运动方向：根据训练车的左轮速度和右轮速度，判断训练车的左、右轮速度是否相等、正负，以判断运动方向为前进、后退、左转或右转；所述的实时防撞检测区域确定模块，根据运动方向检测模块所确定的运动方向以及防撞预警区确定模块所预设的防撞预警区，确定实时防撞检测区域；所述的防撞启动确定模块，根据防撞检测模块得到的是否有障碍物出现在防撞预警区内的判定结果，结合实时防撞检测区域，判断是否有障碍物出现在实时防撞检测区域内，如有障碍物出现在实时防撞检测区域内，则发出急停信号，使训练车制动停止。2.根据权利要求1所述的一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：所述的防撞检测机构设置于车身底部左侧支架的最前端和车身底部右侧支架的最后端。3.根据权利要求2所述的一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：所述的防撞检测机构为雷达。4.根据权利要求1所述的一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：还设有所述的运动控制模块、电机驱动模块，运动控制模块的速度指令被发送至电机驱动模块和防撞控制模块；运动控制模块控制电机驱动模块；防撞检测机构检测到的实时点云数据被发送至防撞检测模块；防撞检测模块根据防撞预警区对应的点云数据，确定防撞预警区内是否有障碍物；防撞控制模块根据接收到的实时速度指令确定车辆运动方向；然后根据预设的防撞预警区结合车辆运动方向，确定实时防撞检测区域；根据防撞检测模块的判定结果，结合实时防撞检测区域，判断是否有障碍物出现在实时防撞检测区域内。5.根据权利要求1所述的一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：防撞预警区确定模块确定训练车前进方向的区域A、训练车后退方向的区域B、训练车左前侧的区域C、训练车右后侧的区域D、训练车右前侧的区域E、训练车左后侧的区域F为防撞预警区；区域A
‑
区域F的各参数具体为：a：车身横长；b：车辆紧急制动距离加上或不加上一定的余量；c：车辆转向时的制动响应距离加上或不加上一定的余量；d：车辆最前端至驱动车轮的轮心距离；e:车辆最后端至驱动车轮的轮心距离。6.根据权利要求5所述的一种用于下肢步行康复训练的防撞系统，其特征在于：所述的实时防撞检测区域确定模块，根据训练车运动的方向，动态调整实时防撞检测区域；
如判断训练车处于：前进状态，则实时防撞检测区域确定为A区域；后退时，实时防撞检测区域确定为B区域；左转时，实时防撞检测区域确定为A、C、B、D区域；右转时，实时防撞检测区域确定为A、F、B、E区域；所述的防撞检测模块，障碍物的检出判断条件：雷达串口数据中解析的点云(L，θ)满足下述条件，即判断为该区域内有障碍物；前雷达所扫描的点云(L，θ)：A区域障碍物检出判断条件：a>L
·
sin(θ)且b>L
·
cos(θ)C区域障碍物检出判断条件：c&gt;<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐家梁，黄河，
申请(专利权)人：南京伟思医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：