[发明专利]一种髋关节外骨骼的控制方法及控制系统

说明书

本申请提供了一种髋关节外骨骼的控制方法及控制系统。所述方法包括：获取髋关节外骨骼的实时运动角速度和实时运动角度；依据所述实时运动角速度、所述实时运动角度、历史运动角速度和历史运动角度确定助力时间；依据预设助力侧、预设助力等级和所述助力时间，生成调整策略；依据所述实时运动角速度和所述实时运动角度，判断是否存在迈步意图；当存在迈步意图时，则依据所述调整策略调整所述髋关节外骨骼的期望运动角速度和期望运动角度。本申请可以根据穿戴者的个人需求设置助力侧和助力等级，适用于各类人群；还可以根据穿戴者的运动状态实时调整助力策略，并且可以准确识别穿戴者的迈步意图，在合适的时机提供助力，从而达到较好的助力效果。

技术领域

本申请涉及外骨骼技术领域，特别是一种髋关节外骨骼的控制方法及控制系统。

背景技术

随着社会的发展，人口老龄化问题日益严峻。老年人随着年龄增加，肢体功能逐渐衰退，尤其影响行走能力。脑卒中偏瘫患者和帕金森患者因肢体运动功能障碍，行走能力严重下降。如何增强老年人和特殊人群的下肢运动功能，改善其行走能力成为亟待解决的问题。

现有一类髋关节助力外骨骼机器人，它是一种专门针对人体下肢活动时髋关节运动助力的可穿戴电子设备。其工作原理为：采集左右两边髋关节的实时角度值，基于左右两髋的角度差，采取自反馈延时助力策略提供连续正弦曲线的助力力矩。这类髋关节助力外骨骼机器人通过直接与人体交互作用，在人体行走时提供额外的力矩帮助穿戴者提高步幅、步速和抬腿高度，以此来改善人体的下肢活动能力。

但是，现有的髋关节外骨骼机器人体积较大，穿戴过程较为繁琐，长时间地穿戴会给穿戴者造成身体负担；模式较为单一，没有针对不同的特定人群制定不同的助力策略，难以适用于如偏瘫、帕金森等人群；无法准确识别穿戴者的迈步意图，延时助力的时机不能得到很好的保证。

发明内容

鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种髋关节外骨骼的控制方法和控制系统。

一种髋关节外骨骼的控制方法，包括：

获取髋关节外骨骼的实时运动角速度和实时运动角度；

依据所述实时运动角速度、所述实时运动角度、历史运动角速度和历史运动角度确定助力时间；

依据预设助力侧、预设助力等级和所述助力时间，生成调整策略；

依据所述实时运动角速度和所述实时运动角度，判断是否存在迈步意图；

当存在迈步意图时，则依据所述调整策略调整所述髋关节外骨骼的期望运动角速度和期望运动角度。

优选地，所述依据所述实时运动角速度、所述实时运动角度、历史运动角速度和历史运动角度确定助力时间的步骤包括：

依据对应于右侧的所述实时运动角速度、所述实时运动角度、历史运动角速度和历史运动角度，确定右侧触发迈步的第一时间点；

依据对应于左侧的所述实时运动角速度、所述实时运动角度、历史运动角速度和历史运动角度，确定左侧触发迈步的第二时间点；

依据所述第一时间点和所述第二时间点确定所述助力时间。

优选地，所述当存在迈步意图时，则依据所述调整策略调整所述髋关节外骨骼的期望运动角速度和期望运动角度的步骤包括：

当所述助力侧存在迈步意图时，则依据所述调整策略确定对应于所述助力侧的力矩变化预测结果；

依据所述力矩变化预测结果调整所述助力侧的所述期望运动角速度和所述期望运动角度。

优选地，所述依据所述力矩变化预测结果调整所述助力侧的所述期望运动角速度和所述期望运动角度的步骤包括：