[发明专利]一种踝足助行器的智能控制方法

权利要求书

1.一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于：踝足助行器包括行走机构及驱动行走机构的电动推杆，行走机构上设有一组足底压力传感器，足底压力传感器、电动推杆均与外部控制系统信号连接，所述踝足助行器的智能控制方法包括以下步骤：

S1、压力值-电压信号转换：通过足底压力传感器采集足底的压力值i＝1,…n，n表示足底压力传感器的个数，并将压力值转化为对应的输出电压信号U_i；

S2、踝关节运动状态识别：采用BP神经网络算法构建踝关节运动状态识别模型，构建输出足底压力值与踝关节角度值的映射关系；

S3、电动推杆的伸缩距离ΔL计算：将步骤S1中获得的输出电压信号U_i输入步骤S2中构建的踝关节运动状态识别模型中，获得对应的踝关节角度值，并将其转化为电动推杆的伸缩距离ΔL；

S4、电动推杆驱动踝足助行器运动：外部控制系统根据步骤S3中获得的电动推杆的伸缩距离，通过既定程序将信号传输至电动推杆，控制电动推杆进行相应的拉伸或收缩，带动踝足助行器进行运动。

2.根据权利要求1所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述步骤S1中，输出电压信号U_i的计算公式如下：

式中，R_AO-RES为反馈电阻大小，为传感器测量的足底压力值。

3.根据权利要求2所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述步骤S2中，足底压力值与踝关节角度值θ的映射公式如下：

其中θ为输出值，为输入值，w_i为权值参数，e为误差函数。

4.根据权利要求3所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述步骤S4中，伸缩距离ΔL的计算公式如下：

其中，ΔL为电动推杆的伸缩距离，L₀为电动推杆原伸出长度，L₁为旋转支点与电动推杆的水平距离，旋转支点即为小腿支撑外骨架(1)与底板(4)的连接点，θ为踝关节角度值。

5.根据权利要求4所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述行走机构包括小腿机构及足底机构，小腿机构包括小腿支撑外骨架(1)，足底机构包括底板(4)；小腿支撑外骨架(1)与底板(4)之间铰接连接，小腿支撑外骨架(1)与电动推杆的底座(3)之间铰接连接，底板(4)与电动推杆上的推杆(5)之间铰接连接。

6.根据权利要求5所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述小腿支撑外骨架(1)的上部设有小腿绑带装配孔(1.2)，中部设有与人体小腿曲线相匹配的小腿外护套(1.1)，小腿外护套(1.1)的外侧设有电动推杆底座装配孔(1.3)。

7.根据权利要求6所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述小腿外护套(1.1)的内侧固定安装有小腿支撑内衬(2)，小腿支撑内衬(2)的形状与小腿外护套(1.1)的形状相匹配。

8.根据权利要求5或7所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述底板(4)上设有踝部支撑件(4.1)，踝部支撑件(4.1)上设有电动推杆端部装配孔(4.2)及脚部绑带装配孔(4.4)。

9.根据权利要求8所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述底板(4)的上部设有柔性垫，一组足底压力传感器设置在柔性垫上，底板(4)的下部设有防滑垫。

10.根据权利要求9所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述足底压力传感器设置在柔性垫上与脚部前掌及足根的对应位置处，足底压力传感器通过导线与外部电源连接。

11.根据权利要求10所述的一种踝足助行器的智能控制方法，其特征在于所述小腿支撑外骨架(1)、小腿支撑内衬(2)及底板(4)均采用3D打印制作。