[发明专利]一种智能交互式步行训练系统及其实现方法

权利要求书

1.一种智能交互式步行训练系统，其特征在于，包括：

下肢运动捕获传感器组合：所述下肢运动捕获传感器组合用于实时测量所佩戴肢体在各个步态下相对于传感器三个轴的磁场强度、角速度和加速度值；

训练设置模块：所述训练设置模块用于设置训练时各个步态的目标值；所述各个步态的目标值包括在各个步态下髋关节、膝关节、踝关节的屈伸角度的最大、最小值范围，以及该各个步态的持续时间范围；

步态识别模块：所述步态识别模块根据下肢运动捕获传感器组合测量的数据计算出所佩戴肢体各个关节的屈伸角度，并根据屈伸角度识别当前步态，更新当前步态各个关节屈伸角度的最大值和最小值以及当前步态的持续时间；步态识别模块还用于将已结束步态的各关节屈伸角度与设定的屈伸角度目标值进行比较，同时将该结束步态的持续时间与设定的步态持续时间进行比较，判定该结束步态是否达标，输出判定结果；在出现步态转换时，步态识别模块输出新步态标志；

步态存储模块：步态存储模块用于存储历史步态的判定结果；

反馈生成模块：反馈生成模块根据上一周期同一步态的判定结果，确定是否在下一步态开始时给出提示或反馈；

提示模块：提示模块用于发送提示信息。

2.根据权利要求1所述的智能交互式步行训练系统，其特征在于，下肢运动捕获传感器组合包括左下肢运动捕获传感器节点和右下肢运动捕获传感器节点。

3.根据权利要求1所述的智能交互式步行训练系统，其特征在于，还包括校准模块，校准模块用于测量下肢运动捕获传感器组合的佩戴误差，以及行进方向相对于各个传感器的角度，并将佩戴误差和行进方向输入至步态识别模块；

步态识别模块还用于根据校准模块提供的佩戴误差和行进方向修正左下肢和右下肢的右髋关节、膝关节、踝关节的屈伸角度。

4.根据权利要求2所述的智能交互式步行训练系统，其特征在于，还包括传感器接口，所述传感器接口包括左下肢传感器接口和右下肢传感器接口；左下肢传感器接口用于给左下肢运动捕获传感器节点提供电力，并获取左下肢运动捕获传感器节点的测量数据；右下肢传感器接口用于给右下肢运动捕获传感器节点提供电力，并获取右下肢运动捕获传感器节点的测量数据。

5.根据权利要求1所述的智能交互式步行训练系统，其特征在于，所述提示模块包括振动电机组合，耳机或音箱。

6.一种权利要求1～5任一项所述的智能交互式步行训练系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在步态识别模块建立步态模型，并在训练设置模块设定训练目标值；

步骤2：下肢运动捕获传感器组合实时获取左下肢和右下肢在运动过程中的磁场强度、角速度和加速度值；

步骤3：步态识别模块根据获取的左下肢和右下肢的磁场强度、角速度和加速度值，分别计算出左下肢和右下肢的髋关节、膝关节、踝关节的屈伸角度；

步骤4：步态识别模块通过步态模型结合左下肢和右下肢的髋关节、膝关节、踝关节的屈伸角度，识别出左下肢和右下肢的当前步态；

步骤5：步态识别模块更新左下肢和右下肢在当前步态里髋关节、膝关节、踝关节达到的最大屈伸角度值和最小屈伸角度值，同时更新左下肢和右下肢当前步态的持续时间；

步骤6：步态识别模块判断是否出现步态转换；是，步态识别模块将左下肢和右下肢前面已结束步态的髋关节、膝关节、踝关节的最大屈伸角度值和最小屈伸角度值以及已结束步态的持续时间与训练设置模块设定的训练目标值进行比较，判断已结束步态是否出现异常，并将判断结果发送至步态存储模块储存，同时步态识别模块也将新步态标志发送至反馈生成模块；否，返回步骤2；

步骤7：反馈生成模块在接收到步态识别模块发送的新步态标志后，查询步态存储模块所存储的同侧肢体上一相同步态的判断结果是否为异常步态；是，输出提示信息；否，则返回步骤2。