[发明专利]一种主动型髋关节离断假肢控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种主动型髋关节离断假肢控制系统，其特征在于：包括姿态传感器（1）、主蓝牙模块（2）、单片机（3）、从蓝牙模块（4）、上肢电源（5）、假肢电源（6）、伺服电机驱动电路（7）、假肢髋关节电机（8）、假肢膝关节电机（9）、假肢踝关节电机（10）、髋角度传感器（11）、膝角度传感器（12）和踝角度传感器（13）；所述姿态传感器（1）、主蓝牙模块（2）和上肢电源（5）在系统工作时通过可穿戴的方式固定于人体上臂；所述姿态传感器（1）与主蓝牙模块（2）通过串口相连接；所述上肢电源（5）同时为姿态传感器（1）和主蓝牙模块（2）提供5V电源；所述主蓝牙模块（2）和从蓝牙模块（4）进行配对；所述单片机（3）与从蓝牙模块（4）通过串口相连接；所述单片机（3）与伺服电机驱动电路（7）相连接；所述假肢电源（6）为单片机（3）、从蓝牙模块（4）提供5V电源，为伺服电机驱动电路（7）提供24V电源；所述髋关节电机（8）和髋角度传感器（11）安装在假肢髋关节上，所述膝关节电机（9）和膝角度传感器（12）安装在假肢膝关节上，所述踝关节电机（10）和踝角度传感器（13）安装在假肢踝关节上；所述伺服电机驱动电路（7）同时与假肢髋关节电机（8）、假肢膝关节电机（9）和假肢踝关节电机（10）相连接；所述髋角度传感器（11）、膝角度传感器（12）和踝角度传感器（13）同时与单片机（3）相连接。

2.根据权利要求1所述的主动型髋关节离断假肢控制系统，其特征在于：所述主蓝牙模块（2）和从蓝牙模块（4）通过透传模式进行通信。

3.根据权利要求1所述的主动型髋关节离断假肢控制系统，其特征在于：所述髋角度传感器（11）、膝角度传感器（12）和踝角度传感器（13）均输出0-5V的模拟电压信号，并在单片机（3）中通过A/D转换变成0-255的数字信号。

4.一种主动型髋关节离断假肢控制方法，其特征在于：包括如下步骤：固定在人体上臂的姿态传感器（1）采集人在行走过程中上臂于人体矢状面内的摆角信息，然后通过主蓝牙模块（2）和从蓝牙模块（4）将摆角信息传送给单片机（3）；所述单片机（3）根据上臂摆角信息和人体上下肢运动协调关系，计算出时时对应的下肢髋关节角、膝关节角和踝关节角作为控制给定角度值，并通过伺服电机驱动电路（7）对假肢的髋关节电机（8）、膝关节电机（9）和踝关节电机（10）进行运动控制，使假肢各关节按照控制给定角度值进行运动；所述髋角度传感器（11）、膝角度传感器（12）和踝角度传感器（13）分别采集假肢髋关节、膝关节和踝关节角度值，并将各关节角度值反馈给给单片机（3）；所述单片机（3）根据各角度传感器反馈的关节角度值与控制给定角度值之间的偏差，对假肢各关节电机进行运动控制，当假肢关节角度达到控制给定角度值时关节停止运动，当假肢关节角度没有达到控制给定角度值时关节继续运动；使髋关节离断截肢者通过上肢的摆动对髋关节离断假肢进行运动控制。