[发明专利]可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的站立模式控制方法

摘要

本发明公开了可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的站立模式控制方法；该方法包括1)站立触发条件判断和2)触发站立动作：若控制模块检测到用户满足站立的触发条件，控制模块随即向髋部电机和膝部电机发出指令，使膝部电机不转动，髋部电机加速至速度v0并匀速转动，∠髋减小，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动，随后髋部电机减速至静止；然后髋部电机、膝部电机同时加速至速度v1并匀速转动；∠髋增大，同时，∠膝增大，带动用户躯干与大腿、大腿与小腿产生相对角度运动，随后髋部电机、膝部电机减速至静止，实现平行站立状态；本发明可以帮助患者初期进行站立训练，也有利于逐步提高患者对外骨骼的适应性，为后期的行走动作打好基础。

主权项

1.可穿戴仿生外骨骼机械腿康复装置的站立模式控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)站立触发条件判断：控制模块分析处理传感器采集到的数据，判断是否同时满足以下条件：C1：∠膝＝80°±1°，∠髋＝90°±1°，C2：∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝‐5°～+5°，C3：FP+FC＝(10％～30％)G，|FPL‐FPR|/Fp＝0～10％，C4：FC＝(5％～25％)G；若同时满足条件C1、C2、C3和C4，则满足站立触发条件；若未满足条件C1，控制模块将尝试自动恢复，如自动恢复不成功则需要请求维护人员进行修复；若未满足条件C2、C3或C4，则通过语音模块引导用户调整姿态以满足上述条件，并持续检测传感器数据，直至用户姿态满足触发条件；2)触发站立动作：若控制模块检测到用户满足站立的触发条件，控制模块随即向髋部电机和膝部电机发出指令，膝部电机不转动，髋部电机开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，并以速度v0匀速转动，∠髋减小，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动，直至控制模块检测到将要达到∠髋＝80°，控制髋部电机以加速度‐a0匀减速至静止；然后髋部电机、膝部电机同时以加速度a1从静止匀加速至速度v1，并以速度v1匀速转动；∠髋增大，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动；同时，∠膝增大，带动用户大腿与小腿产生相对角度运动，直至控制模块检测到将要达到∠髋＝170°，∠膝＝170°，控制模块控制髋部电机、膝部电机同时以加速度‐a1匀减速至静止，实现平行站立状态；所述∠髋为躯干支架与大腿支架之间角度；所述∠膝为大腿支架与小腿支架之间角度；所述∠前后为以躯干垂直地面为基准，躯干前后倾斜的角度，前倾为正，后倾为负；∠左右为以躯干垂直地面为基准，躯干左右倾斜的角度，左倾为正，右倾为负；G为用户体重；FC为去除拐杖自身重力后，左右拐杖触地端所受总压力；FP为左右脚底总压力；FPL为左脚单独压力；FPR为右脚单独压力。