[发明专利]一种假肢膝关节控制方法

权利要求书

1.一种假肢膝关节控制方法，其特征在于，处理器建立假肢简化模型，根据安装在假脚上的压力传感器，采集地面支反力数据，再根据安装在假腿膝关节的角度传感器，得到膝关节转角数据；根据所述支反力数据和所述膝关节转角数据，对照步态数据库中的数据，所述处理器进行步态周期识别和运动状态识别；所述处理器根据运动状态识别，控制液压缸阻尼大小，改变假肢动作；

所述处理器进行步态周期识别，将步态周期分为支撑相和摆动相，再进行运动状态识别，包括：

水平站立：膝关节转角等于0°；前脚掌压力等于后脚掌压力；

上坡站立：膝关节转角等于0°；前脚掌压力大于后脚掌压力；

下坡站立：膝关节转角等于0°；前脚掌压力小于后脚掌压力；

站立到上坡运动：若以假肢为支撑腿，则前脚掌压力增大为原来2倍；若以健康腿为支撑腿，则假肢膝关节转角由0°增大，假脚离地后前脚掌压力和后脚掌压力为0；

站立到下坡运动：若以假肢为支撑腿，则前脚掌压力增大为原来2倍；若以健康腿为支撑腿，则假肢膝关节转角由0°增大，假脚离地后前脚掌压力和后脚掌压力为0；

站立到平地运动：若以假肢为支撑腿，则前脚掌压力增大为原来2倍；若以健康腿为支撑腿，则假肢膝关节转角由0°增大，假脚离地后前脚掌压力和后脚掌压力为0；

上坡运动到平地运动：支撑相膝关节转角等于0°时，由前脚掌压力大于后脚掌压力变为前脚掌压力等于后脚掌压力；

平地运动到上坡运动：支撑相膝关节转角等于0°时，由前脚掌压力等于后脚掌压力变为前脚掌压力大于后脚掌压力；

下坡运动到平地运动：支撑相膝关节转角等于0°时，由前脚掌压力小于后脚掌压力变为前脚掌压力等于后脚掌压力；

平地运动到下坡运动：支撑相膝关节转角等于0°时，由前脚掌压力等于后脚掌压力变为前脚掌压力小于后脚掌压力；

站立到上楼运动：膝关节转角由0°增大时，前脚掌压力大于0，后脚掌压力等于0；或者前脚掌压力远大于后脚掌压力；

站立到下楼运动：膝关节转角由0°增大时，前脚掌压力等于0，后脚掌压力大于0；或者前脚掌压力远小于后脚掌压力；

下楼运动到站立：支撑相膝关节转角等于0°时，前脚掌压力和后脚掌压力差值的绝对值小于阈值；

上楼运动到站立：支撑相膝关节转角等于0°时，前脚掌压力和后脚掌压力差值的绝对值小于所述阈值。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，安装在假脚上的压力传感器包括：

安装在假脚前脚掌中心位置的第一压力传感器和安装在假脚后脚掌中心位置的第二压力传感器；

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均采用薄片式压电式压力传感器，将压力转为电压形式输出到所述处理器。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述处理器根据运动状态识别，控制液压缸阻尼大小，改变假肢动作，包括：

处理器发送信号至电机，控制液压缸内弯曲阻尼阀的打开面积：

平地行走时：以平地行走的阻尼阀面积为一个比较基准，支撑相时减小弯曲阻尼阀的流通面积以提供一个高弯曲阻尼，摆动相时增大弯曲阻尼阀面积以提供一个低弯曲阻尼；

上楼时：支撑相时关小弯曲阻尼阀至接近闭合以提供一个大的弯曲阻尼，摆动相时增大弯曲阻尼阀的流通面积到比平地行走时阻尼阀面积大以提供一个比平地行走时小的弯曲阻尼；

上坡时：支撑相时控制电机使弯曲阻尼阀打开至大于上楼时小于平地行走时的阻尼阀面积以提供一个比上楼时小比平地行走时大的弯曲阻尼，摆动相时减小弯曲阻尼阀至流通面积大于平地行走时而小于上楼时以提供一个比平地行走时小比上楼时大的弯曲阻尼；

下楼时：支撑相时控制电机使弯曲阻尼阀关小至上楼与上坡时阻尼阀大小之间以提供比上楼时小比上坡时大的弯曲阻尼，在摆动相时控制电机使弯曲阻尼阀面积比平地行走时阻尼阀面积小以提供一个比平地行走时大的弯曲阻尼；

下坡时：支撑相时控制电机使弯曲阻尼阀打开到比平地行走时小而比下楼时大以提供一个比下楼时小比平地行走时大的弯曲阻尼，摆动相时控制电机使弯曲阻尼阀面积比下楼时阻尼阀面积大比平地行走时阻尼阀面积小以提供一个比平地行走时大比下楼时小的弯曲阻尼。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述角度传感器采用旋变式传感器。