一种防跌倒步行辅助系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种防跌倒步行辅助系统及其控制方法，用于为老年人或下肢肌力较差的用户提供安全稳定的行走辅助或康复训练之功能

【技术实现步骤摘要】
一种防跌倒步行辅助系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及助行设备
，尤其涉及一种防跌倒步行辅助系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]近年来，发达国家的少子老龄化不断加剧，对老年人的看护和
/
或生活辅助的必要性持续增加
。
特别是存在老年人随着年龄增加而身体机能下降故而难以维持家中生活的质量的倾向
。
为了预防老年人的肌肉减少并维持其身体机能，常常需要通过一定时长的运动来达到训练以维持肌肉量的目的
。
然而，由于身体机能的下降，导致老年人外出困难，进而常常呆在家中不出门致使无法达成增强身体机能的目的，久而久之会陷入难以维持一定的运动量而肌肉量会进一步减少的恶性循环
。
近年来，在这样的背景下，有关人员提出了引导老年人等用户到达目的地的行走辅助装置或步行辅助机器人的方案
。
[0003]行走辅助装置是为了帮助和协助在室内和室外环境中行走有困难的人，如帕金森
、
偏瘫
、
小儿麻痹和中风患者等
。
行走辅助装置通常包含支撑式行走辅助装置和可穿戴式行走辅助装置
。
支撑式行走辅助装置一般可以包括框架本体
、
安装在框架本体上的手柄
、
以及设置在框架本体下部中并能够控制框架本体移动的多个轮子
。
支撑式行走辅助装置可以判断用户的步行意图来辅助用户步行
。
可穿戴式行走辅助装置通常被构造为外骨骼形式，并可操作地附接至患者的下肢
。
此类可穿戴式行走辅助装置通常可以用于帮助老年人
、
下肢体力较差的患者进行康复和增强肌力的训练
。
[0004]CN113101151A
公开一种康复医疗用助行器，包括底座，底座的顶部固定连接有靠椅，底座的底部固定连接有万向轮，底座上安装有相连接的助行器刹车部和手臂支撑部，底座上安装有脚部支撑单元
。
[0005]行走辅助装置虽可用于辅助老年人或下肢肌力较差的患者行走，但很多时候由于行走辅助装置
(
如支撑式行走辅助机器人
)
的自主移动在用户行走过程中占据主导，使得用户有时不得不为此作出步态的改变，进而可能会使用户感到十分的不适甚至对其身体造成额外的负担或压力
。
即便行走辅助装置的移动速度能够适应于患者的行走被调节，然而仍无法避免患者的意外跌倒，尤其是对于那些本身躯干两侧就不平衡的患者来说，意外跌倒可能伴随自身姿态或者行走辅助装置移动状态的改变而时有发生，由此可能对患者的行走辅助或下肢康复带来负面的影响
。
[0006]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种防跌倒步行辅助系统及其控制方法，旨
在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种防跌倒步行辅助系统，包括：
[0009]步行辅助装置，包括框架组件和连接在框架组件底部用以驱动步行辅助装置移动的移动组件；
[0010]传感器模块，包括配置在框架组件上的力感测单元和步态感测单元，其中，力感测单元用于获取与用户操纵步行辅助装置相关的力学参数，步态感测单元用于获取附接到步行辅助装置的用户的特征步态信息；
[0011]控制器，通信地耦合到传感器模块，并配置为响应于力学参数和
/
或特征步态信息之变化将步行辅助装置在启动状态和制动状态之间进行切换
。
[0012]本专利技术中，响应于力学参数和
/
或特征步态信息的变化，步行辅助装置能够将其运行状态在启动状态和制动状态之间进行切换，从而可以在最大程度保障用户人身安全的基础上引导用户行走或进行康复训练，尤其在一些复杂行进环境或对于某些体态特殊
(
如偏瘫
)
的用户来说，可以降低用户非预期跌倒的风险
。
以偏瘫为例，偏瘫
(hemiplegia)
又叫半身不遂，是指同一侧上下肢
、
面肌和舌肌下部的运动障碍，是急性脑血管病
(
脑卒中等
)
的常见症状
。
偏瘫用户虽然尚能活动，但由于肌体肌力低，走起路来往往上肢屈曲，下肢伸直，瘫痪的下肢走一步划半个圈，即髋部抬起带动腿部向前甩，表现为腿外旋划圈的环状运动，这种特殊的走路姿势，叫做偏瘫步态或划圈样步态
。
因此，对于某些体态特殊的用户来说，其行走过程本身便是非平滑连续的运动过程，存在着运动过程突然加速或停止的突变节点
。
现有技术
CN108836765A
涉及通过对力学传感器信息的检测来实现助行装置的行进控制，该技术方案获取用户操纵助行装置所产生的力学数据并且基于用户的力数据分析用户的行走意图，然后根据助行装置的助行控制模式基于用户的行走意图和
/
或预先存储在行走控制器中的设定行走策略控制底盘移动装置进行移动，其中的力学数据的检测分析结果直接对应于助行装置的移动控制过程
。
对于行走步态趋于正常的用户来说，手部的控制过程受到步态的联动影响较小，用户手部的主观控制意图能够得到较好的体现
。
然而，对于某些体态特殊的用户来说，步行过程中实现对手部的精准控制本身便存在一定的难度，如果再叠加运动过程步态突然加速或停止等对手部产生的冲击，此时的力数据也将产生显著的突变，从而导致助行装置的无规则运动或抖动，由此显然无法反映用户的真实控制意图
。
[0013]为了防止出现上述因手部控制无法准确反映用户真实意图的问题，现有技术尝试通过对助行装置与用户不同步行姿态之间距离的控制来实现助行装置的稳定连续移动
。
例如，现有技术
CN107224392A
涉及通过非接触式感测手段感测使用者双脚并输出用户之步态特征讯息，并通过控制及调整人机位置的方式，使电动步行辅具与使用者之间具有符合使用者站态
、
步态的合宜位置，辅具相对于用户发挥静态和动态支撑功能，用户在步态训练的过程中行走和站立交互的动静态情况下均获得辅具支持
。
对于行走步态趋于正常的用户来说，设置固定的控制距离即可实现助行装置良好的稳定连续移动
。
对于某些体态特殊的用户来说，一方面需要提供足够的跨步空间以满足用户最大程度的跨步需求，另一方面还应保持尽可能短的安全距离以便于用户在意外跌倒时有足够的时间来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种防跌倒步行辅助系统，其特征在于，包括：步行辅助装置
(10)
，包括框架组件和连接在所述框架组件底部用以驱动所述步行辅助装置
(10)
移动的移动组件；传感器模块
(20)
，包括配置在所述框架组件上的力感测单元
(201)
和步态感测单元
(202)
，其中，所述力感测单元
(201)
用于获取与用户操纵所述步行辅助装置
(10)
相关的力学参数，所述步态感测单元
(202)
用于获取附接到所述步行辅助装置
(10)
的用户的特征步态信息；控制器
(30)
，通信地耦合到所述传感器模块
(20)
，并配置为响应于所述力学参数和
/
或特征步态信息之变化将所述步行辅助装置
(10)
在启动状态和制动状态之间进行切换
。2.
根据权利要求1所述的防跌倒步行辅助系统，其特征在于，所述控制器
(30)
能够基于所述步态感测单元
(202)
获取的特征步态信息确定匹配所述特征步态信息的所述步行辅助装置
(10)
的受控速度
。3.
根据权利要求1或2所述的防跌倒步行辅助系统，其特征在于，还包括连接在所述框架组件上的位置感测单元
(204)
，所述控制器
(30)
能够基于所述位置感测单元
(204)
获取的用户在不同时间节点的位置信息确定用户意图行进方向上的行走环境，并根据所述行走环境控制所述步行辅助装置
(10)
的移动状态
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的防跌倒步行辅助系统，其特征在于，所述控制器
(30)
能够基于用户意图行进方向上的行走环境规划所述步行辅助装置
(10)
的电能配置
。5.
根据权利要求1～4任一项所述的防跌倒步行辅助系统，其特征在于，还包括配置在所述框架组件上的障碍感测单元
(203)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭莺，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：发明
国别省市：