[发明专利]一种基于动力膝下假肢的步态识别方法

摘要

本发明涉及一种基于动力膝下假肢的步态识别方法，其包括以下步骤：1)首先在动力膝下假肢的相应位置安装传感器；2)当H＝1，同时F_H＞F_PH且时，踝关节进入被动跖屈阶段；3)当T＝1时，被动跖屈阶段结束，踝关节进入被动背屈阶段，此时踝关节向前转动，直到踝关节达到前向最大角度或H＝0时为止；4)当H＝0，T_ankle＞τ_pp且时，踝关节进入主动跖屈阶段；5)当θ_toe＜0时，脚趾关节进入到被动背屈阶段；6)当F_T＞F_PT时，脚趾关节进入到主动跖屈阶段，这时脚趾关节开始向下转动；7)当踝关节和脚趾关节达到指定角度或者T＝0时，主动跖屈阶段结束，脚离地进入摆动期；摆动期，踝关节和脚趾关节各自恢复到平衡状态。本发明提出了一种新的且同时含有动力踝关节和动力脚趾关节的步态识别方法。

主权项

1.一种基于动力膝下假肢的步态识别方法，其包括以下步骤：1)首先在动力膝下假肢上安装以下传感器：角度传感器，分别安装于动力膝下假肢的踝关节和脚趾关节处，用来测量踝关节和脚趾关节的角度以及估计踝关节和脚趾关节的转速；压力传感器，分别安装于动力膝下假肢的后脚掌和前脚掌底部，用来测量脚对地面的压力；接触式开关，分别安装于动力膝下假肢的脚跟和脚尖下部，用来检测脚跟和脚尖与地面的接触情况；线性分度计，安装于与动力膝下假肢的踝关节驱动器相串连的弹簧上，用来测量弹簧的线性位移；2)当H＝1，同时F_H＞F_PH且时，踝关节进入被动跖屈阶段；其中H表示位于脚跟下部的接触式开关的状态，且H＝1表示接触式开关闭合，H＝0表示接触式开关断开；F_H表示脚跟处压力传感器的测量值；F_PH表示预先定义的脚跟压力阈值，具体数值根据实验数据得到；表示踝关节速度，通过对位于踝关节处角度传感器测量的踝关节角度θ_ankle求导得到；3)当T＝1时，被动跖屈阶段结束，踝关节进入被动背屈阶段，此时踝关节向前转动，直到踝关节达到前向最大角度或H＝0时为止；其中T表示位于脚尖下部的接触式开关的状态，且T＝1表示接触式开关闭合，T＝0表示接触式开关断开；4)当H＝0，T_ankle＞τ_pp且时，踝关节进入主动跖屈阶段；其中T_ankle表示踝关节处的力矩，由弹簧的弹力乘以力臂得到；τ_pp代表预先定义的力矩阈值，具体数值根据实验数据得到；5)与此同时，当θ_toe＜0时，脚趾关节进入到被动背屈阶段；其中θ_toe表示位于脚趾关节2处角度传感器测量的脚趾关节角度；6)当F_T＞F_PT时，脚趾关节进入到主动跖屈阶段，这时脚趾关节开始向下转动；其中F_T表示脚尖处压力传感器的测量值；F_PT表示预先定义的脚尖压力阈值，具体数值根据实验数据得到；7)当踝关节和脚趾关节达到指定角度或者T＝0时，主动跖屈阶段结束，脚离地进入摆动期；摆动期，踝关节和脚趾关节各自恢复到平衡状态，为下一个步态周期做好准备。