一种下肢康复机器人的步态控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种下肢康复机器人的步态控制系统，包括机器人本体模块、数据监测模块、轨迹跟踪模块和步态生成模块；机器人本体模块辅助下肢功能障碍人群进行康复运动训练；数据监测模块采集并得到患者的综合数据；轨迹跟踪模块抑制训练过程中的干扰，对关节角度进行跟踪，以保证步态轨迹的精确度；步态生成模块用于根据康复训练中的综合数据指标进行处理分析，保持患者行走过程中的平衡，并生成实际步态。本发明专利技术提供的下肢康复机器人步态控制系统实现了下肢康复训练中运动数据的实时监测、干扰抑制、轨迹跟踪与步态生成，能够生成并预测适合患者正确的步态，进而恢复下肢功能障碍人群的运动功能。群的运动功能。群的运动功能。

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复机器人的步态控制系统


[0001]本专利技术涉及下肢康复领域，具体涉及一种下肢康复机器人的步态控制系统。

技术介绍

[0002]脑卒中患者数量多，发病率，致残率高，下肢运动功能障碍是中风常见的后遗症，下肢功能的衰退会严重影响患者的日常生活。其中步行功能的恢复训练是患者回归正常生活的重要环节，但中风患者庞大的数量与康复治疗师严重匮乏之间的矛盾，造就了康复训练的缺口与需求。相对于传统的康复训练，下肢康复机器人提高了康复训练的效率和效果，临床应用前景巨大。
[0003]但是下肢康复机器人辅助下肢功能障碍人群进行步态训练的过程中，由于振动、机械与地面的交互等内外因素产生的干扰的存在，严重影响了下肢康复机器人的轨迹精度。同时因为普遍常用标准步态进行训练，缺乏针对患者的实时步态规划与预测，导致了患者行走过程中重心失衡，以及人机耦合性差的问题，这些问题进而导致了康复训练效果的下降。

技术实现思路

[0004]为了至少解决现有技术中存在的缺陷之一，本专利技术公开了一种下肢康复机器人的步态控制系统，包括机器人本体模块、数据监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复机器人的步态控制系统，其特征在于，所述下肢康复机器人训练系统包括机器人本体模块(1)、数据监测模块(2)、轨迹跟踪模块(3)和步态生成模块(4)，所述机器人本体模块(1)用于辅助下肢功能障碍人群完成康复运动训练；所述数据监测模块(2)用于获取多种传感器的实时信号，反馈康复训练过程中患者运动所产生数据，包括髋膝关节运动数据、人机交互力矩和足底压力；所述轨迹跟踪模块(3)用于实时跟踪下肢康复训练过程中髋膝关节的角度、角速度运动学数据，通过自抗干扰处理后，控制下肢外骨骼的运动；所述步态生成模块(4)用于根据对患者的意图识别以及步态稳定性分析，通过健侧意图在主被动训练中实时切换，并实时生成下肢运动轨迹，并根据足底压力调整步态曲线，以确保行走过程的重心稳定。2.根据权利要求1所述的下肢康复机器人步态控制系统，其特征在于，所述的机器人本体模块(1)用于带动患者进行下肢康复运动训练，并根据数据监测模块(2)获取训练的实时综合数据，轨迹跟踪模块(3)根据获取数据来抑制干扰并跟踪轨迹，同时作为步态生成模块(4)的位置控制器，步态生成模块(4)根据患者意图与足底压力，规划步态并确保患者行走过程中的平衡。3.根据权利要求1所述的下肢康复机器人步态控制系统，其特征在于，所述的数据监测模块(2)包括电机信号采集系统、力传感器与足底压力采集系统；所述电机信号采集系统用于获得电机的当前角度和角速度，所述力传感器用于获得人机交互力F特征参数，所述足底压力采集系统用于采集足底压力数据。4.根据权利要求1所述的下肢康复机器人步态控制系统，其特征在于，所述髋膝关节运动数据包括髋关节角度θ1、髋关节角速度v1、髋关节角加速度a1、髋关节扭矩τ1、膝关节角度θ2、膝关节角速度v2、膝关节角加速度a2、膝关节扭矩τ2和健侧意图识别力矩τ3。5.根据权利要求1所述的下肢康复机器人步态控制系统，其特征在于，所述的轨迹跟踪模块(3)通过对下肢康复机器人的模型进行参数辨识，获得下肢大小腿的质量、长度、质心和转动惯量，通过观测器，将关节角速度和未建模干扰d作为状态变量，获得状态变量的估计值，对下肢康复训练过程中存在的周期性扰动，通过估计出运动过程中的干扰力矩，关节电机提供相应的力矩抵消干扰，进行抑制，提高系统的抗干扰能力，从而实现对正常步态轨迹的准确跟踪。6.根据权利要求5所述的下肢康复机器人步态控制系统，其特征在于，所述的轨迹跟踪模块(3)中，输入关节角度q
d
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，黄国威，黄双远，陈彦，
申请(专利权)人：力之医疗科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：