[发明专利]可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辅助康复装置，特别是涉及一种可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，用于下肢瘫痪人员行动与康复。

背景技术

目前，因各种原因而导致截瘫的患者不断增多，他们不仅行动不便，在心理上也承受着很大的负担。对于那些下肢瘫痪但上肢健全的患者而言，需要借助康复工程的手段去改善其下肢的身体机能。

可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置是一种穿戴在下肢，由电机关节带动下肢运动功能障碍患者相应关节运动，达到训练功能的机械装置。为了解决截瘫病人长期卧床或者坐轮椅引起的肌肉萎缩等身体问题，帮助他们重新站立和行走，提高其生活质量，并减轻患者心理负担，开发具有高科技含量和自主知识产权的外骨骼机械腿康复装置并研究相应的模式控制方法具有很重大的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，对康复装置进行控制，使其从站姿向坐姿平稳、安全变换。

可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的坐下模式控制方法，包括如下步骤：

1)坐下触发条件判断：控制模块通过采集到的信号判断用户姿态是否同时满足触发条件C1、C2、C3和C4；其中C1为∠_膝＝170°～175°，∠_髋＝170°～175°，C2为∠_前后＝0°～+10°，∠_左右＝-5°～+5°，C3为F_P+F_C＝(90％～95％)G，|F_pl-F_pr|/(F_pl+F_pr)＝0～5％，C4为F_C＝(5％～10％)G；如果控制模块检测到用户不满足坐下触发条件，通过语音模块对用户进行语音提示，直至用户满足坐下触发条件；

2)若控制模块检测到用户满足坐下触发条件，控制模块向髋部电机和膝部电机发出指令，髋部电机开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，然后以恒定速度v0转动，躯干支架与大腿支架之间角度∠_髋减小，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动；同时，膝部电机也开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，然后以恒定速度v0转动，大腿支架与小腿支架之间角度∠_膝减小，带动用户大腿与小腿产生相对角度运动；直至控制模块检测到∠_髋＝70°～80°，∠_膝＝70°～80°，控制髋部电机、膝部电机以加速度-a0匀减速至静止；然后膝部电机不转动，髋部电机开始以加速度a1从静止匀加速至速度v1，以恒定速度v1转动，躯干支架与大腿支架之间角度∠_髋增大，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动，直至控制模块检测到∠_髋＝80°～90°，控制髋部电机以加速度-a1匀减速至静止；

所述∠_髋为躯干支架与大腿支架之间角度；所述∠_膝为大腿支架与小腿支架之间角度；所述∠_前后为以躯干垂直地面为基准，躯干前后倾斜的角度，前倾为正，后倾为负；∠_左右为以躯干垂直地面为基准，躯干左右倾斜的角度，左倾为正，右倾为负；G为用户体重；F_C为去除拐杖自身重力后，左右拐杖触地端所受总压力；F_P为左右脚底总压力；F_pl为左脚单独压力；F_pr为右脚单独压力。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述控制模块通过采集到的信号判断用户姿态是否同时满足触发条件是在用户使用腕表选择“坐下”运动模式后进行。

优选地，当用户使用腕表选择了“坐下”运动模式后，所述通过语音模块对用户进行语音提示包括如下情况：如条件C1未达要求，语音模块提示“请使双腿平行直立”；如条件C2未达要求，语音模块提示“请尽量将上半身挺直，并避免向左或向右倾侧身体”；如条件C3未达要求，语音模块提示“请确保双脚均匀受力”；如条件C4未达要求，语音模块提示“请使用拐杖保持身体平衡”。