[发明专利]基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统

说明书

本发明公开了基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。本发明在动静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别涉及基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，属于智能助行器技术领域。

背景技术

助行器是用于辅助使用者进行站立和步行活动的器具，属于助行康复辅具，能够有效地帮助使用者改进和提高行走能力，适用于因疾病而下肢行动不便者和下肢肌力较弱的老年人。随着社会老龄化进程加快，未来几十年内，我国助行器使用量将大幅增加，传统的助行器主要是借助人工力量或者借助简单器械带动患肢或患者进行移动，包括假肢、手杖、臂杖、腋拐、轮椅、助步架等，仅可以起到被动支撑辅助作用，且功能单一，过去几十年间，国内外一些研究人员开发出了智能轮椅、拐杖和步行器，整合了机器人技术、电子技术和机械技术的新型助行器出现，它们被称为“智能步行者”。以上新技术的整合改进创新了助行器的身体支撑、感知及意图识别等功能，使助行器能更好地适应用户的个人需要。从广泛意义上讲，智能助行器主要是利用科技手段，针对不同环境、情形下的助行需求，通过实现不同的功能对使用者给予不同的助行援助。

未来，助行器的发展应以价格适宜、易用、安全为目标，并结合智能技术、新传感技术、控制技术和电机技术等，使用轻质、高强度的新材料，基于生物力学、人机工效学对产品设计进行优化，实现个性化结构设计，现有智能助行器系统主要侧重于步行和跟随功能，而并没有特别针对预防跌倒和恢复能力，在跟随老年人步行时，现有系统通常采用距离优化方法，即步行者在保持距离的同时跟随目标，通常以速度或位置作为控制量，但是它们没有能力处理涉及身体相互作用的一些情况，比如倚靠、跌倒或其他紧急情况，而功能障碍者和老年人的独立生活最重要的障碍之一就是跌倒的风险，为此，我们提供一种基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，所述高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，所述高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，所述速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，所述位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，所述跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控制系统的控制方法如下：

S1：动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收；

S2：静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收，实现正常的运动；静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。