[发明专利]基于源端融合的假肢运动意图识别方法及其装置

权利要求书

1.基于源端融合的假肢运动意图识别方法，其特征在于，所述方法包括处理器通过设置在假肢脚掌上的压力传感器采集地面支反力分布情况，判断步态周期，计算步速；通过设置在假肢膝关节位置的加速度传感器采集的数据，区分平地、上楼梯、上斜坡、下楼梯、下斜坡路况；结合设置在假脚踝关节位置的角度传感器数据，区分上楼梯、上斜坡、下楼梯和下斜坡，最后所述处理器根据步速和路况判断截肢者运动意图。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区分上楼梯、上斜坡、下楼梯和下斜坡路况包括：

上楼梯：膝关节在重力方向向上运动，加速度数据为正，步态周期的中期，踝关节角度为0±8°；

下楼梯：膝关节在重力方向向下运动，加速度数据为负，步态周期的后期，踝关节角度<-10°；

上斜坡：膝关节在重力方向向上运动，加速度数据为正，步态周期的中期，踝关节角度>20°；

下斜坡：膝关节在重力方向向下运动，加速度数据为负，步态周期的后期，踝关节角度>0°。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算步速的公式包括：

式中，为步速； 为步频；为步长。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理器根据步速和路况，控制所述假肢改变动作。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，用于采集所述假脚的前脚掌和后脚掌的地面支反力。

6.一种基于权利要求1-5任一所述的意图识别方法的装置，其特征在于，包括分别与处理器连接的第一压力传感器、第二压力传感器、加速度传感器和角度传感器；

所述处理器设置在假肢中间部位；

所述第一压力传感器设置在与所述假肢匹配的假脚的前脚掌；

所述第二压力传感器设置在与所述假肢匹配的假脚的后脚跟；

所述加速度传感器设置在假肢膝关节位置；

所述角度传感器设置在所述假脚的裸关节位置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述处理器包括分别和STM32F103VET6主控芯片连接的时钟电路和复位电路；主控芯片用于控制假肢动作，时钟电路用于提供时间基准，复位电路用于所述假肢异常时进行初始化设置；

所述第一压力传感器包括第一薄膜压力传感器，用于将所述前脚掌采集的地面支反力数据转化为第一电压信号输出，并传至所述主控芯片；

所述第二压力传感器包括第二薄膜压力传感器，用于将所述后脚跟采集的地面支反力数据转化为第二电压信号输出，并传至所述主控芯片；

所述加速度传感器包括三轴加速度传感器，用于将膝关节在重力方向上的加速度数据转为第三电压信号输出，并传至所述主控芯片；

所述角度传感器包括各向异性磁阻转角传感器，用于将踝关节的转角数据转化为第四电压信号输出，并传至所述主控芯片。