[发明专利]多节点协同感知外骨骼神经控制系统、方法、设备和介质

说明书

本申请提供的一种多节点协同感知外骨骼神经控制系统、方法、设备和介质，通过神经元技术的多节点协同感知实现外骨骼神经控制，依据各类传感器数据获取运动意图数据、融合存储与计算、基于预测与学习机制，同时支持系统支持本地数据处理及融合数据处理两种数据处理模式使骨骼神经快速解析运动意图并响应辅助运动，以达到人体与外骨骼系统良好人机协同。本申请能够快速、准确地检测人的动作意图，同时能在最短的延迟时间给出检测结果，以帮助机动装置完成辅助运动，提高外骨骼系统的灵活性，以帮助机动装置完成辅助运动，实现人体与外骨骼系统良好人机协同。

技术领域

本发明涉及外骨骼神经控制系统技术领域，特别是涉及一种多节点协同感知外骨骼神经控制系统、方法、设备和介质。

背景技术

外骨骼系统是一种穿戴在身体上的伴随式智能装备系统，通过同步“跟随”人体运动，辅助运动者承重助力及负重机动，有效提升运动者搬移托举能力、承载携行能力和快速机动能力，在后装物资装填搬移保障、物资伴随支援保障、边防巡逻保障等领域具有广泛的需求。

在下肢外骨骼的实际应用中，运动任务完成率使用者运动行进过程中姿态保持协调性的关键参数，外骨骼与使用者之间的运动滞后和差异程度直接影响了使用者运动中对整体重心与平衡性的即时把握，较大的差异会导致负重携行能力和快速机动能力迅速下降，能效降低。而运动任务完成率则是由各单关节动作完成率来保证，通过力学及位置等多种传感数据的融合处理，确保单关节自身运动状态与使用者运动高度一致，并提升各关节之间运动的协同性，从而提高整体运动任务的完成率。

与人体肌肉组织能够通过神经系统预先获取动作意图不同，外骨骼系统从各类传感器数据中获取动作意图，数据获取、处理及融合计算不可避免的将引入延迟和误差。因此如何减少动作意图识别时间，提高动作意图识别率是影响关节动作完成率的关键。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种多节点协同感知外骨骼神经控制系统、方法、设备和介质，以缩减现有技术中动作意图识别的时间。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种多节点协同感知外骨骼神经控制系统，所述系统包括：一或多个用于感知人体单关节动作的感知节点；各所述感知节点相应连接一用于辅助对应人体关节承重或负重的机动装置；各所述感知节点包括以下模块：传感模块，用于采集一或多种表示人体单关节动作的动作信号；处理模块，用于对各所述动作信号进行信号处理并形成一或多组周期动作信息；学习与预测模块，用于依据各组所述周期动作信息，通过神经系统的训练学习匹配相应的动作特征以预测下一动作的动作意图，并向与所述感知节点相应连接的所述机动装置发送预测指令，以令所述机动装置辅助人体单关节按照所述动作意图完成相应意图动作。

于本申请的一实施例中，各所述感知节点还包括：用于与其他各所述感知节点通信的通信模块；所述处理模块，还用于获取并融合其他存在协同动作关系的所述感知节点所处理形成的各所述周期动作信息以形成一或多组协同周期动作信息；学习与预测模块，用于依据各组所述协同周期动作信息，通过神经系统的训练学习匹配相应的动作特征以预测下一动作的动作意图，并向与存在协同动作关系的各所述感应节点所对应的各所述机动装置分别发送各所述机动装置适配的预测指令，以供各所述机动装置辅助人体单关节按照所述动作意图协同完成相应意图动作。

于本申请的一实施例中，所述传感模块包括：姿态传感器、角度传感器、压力传感器、表面肌电信号传感器中任意一种或多种组合；所述传感模块主要面向物联网多模态的信息感知。

于本申请的一实施例中，所述处理模块包括：新型非易失随机存储器、相变存储器、铁电存储器中任意一种。

于本申请的一实施例中，所述协同动作信号依据各所述动作信号对应的时间戳定义是否存在协同动作关系。

于本申请的一实施例中，所述周期动作信息与所述协同周期动作信息是依据各所述动作信号的周期性来划分为一组或多组。