[发明专利]一种基于多传感融合的外骨骼步态分析系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于多传感融合的外骨骼步态分析系统及方法，一种基于多传感融合的外骨骼步态分析系统包括外骨骼、姿航仪、智能鞋、编码器和微处理器，所述的外骨骼包括髋关节部件、大腿机械骨骼、膝关节部件、小腿机械骨骼和踝关节部件，微处理器用于分析和处理外骨骼在行走过程中产生的运动状态数据；一种基于多传感融合的外骨骼步态分析方法，它将姿航仪、智能鞋和编码器采集的外骨骼运动状态数据进行去噪和分析处理后传给上位机，上位机根据整个外骨骼数据信息调整行走步态及速度，保证外骨骼行走时的稳定性和安全性。本发明简单轻便、数据采集高效、控制响应灵敏，极大地提高了外骨骼的穿戴舒适感和对穿戴者在行走过程中的安全保障能力。

主权项

一种基于多传感融合的外骨骼步态分析系统，其特征在于：它包括外骨骼、姿航仪、智能鞋、编码器和微处理器，智能鞋穿在外骨骼上；所述的外骨骼包括髋关节部件、大腿机械骨骼、膝关节部件、小腿机械骨骼和踝关节部件，在髋关节部件、大腿机械骨骼和小腿机械骨骼处分别安装有姿航仪，用于测量外骨骼在行走过程中三轴方向的角度；在髋关节部件、膝关节部件和踝关节部件处分别设置编码器，用于测量外骨骼在行走过程中髋关节、膝关节和踝关节的转动角度；微处理器分析并处理外骨骼在行走过程中产生的运动状态数据；所述的姿航仪集成多个三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计传感器，分别测量外骨骼在行走过程中的加速度、角速度以及地球的磁场强度，然后利用旋转矩阵法得到外骨骼在三轴方向的角度；所述的智能鞋包括金属层、压力传感器、塑胶层传感器支架和橡胶层，所述的金属层与踝关节部件通过螺栓相连；塑胶层传感器支架安装在金属层与橡胶层之间，且设有安装孔；所述的压力传感器包括外边框和内框，且压力传感器通过塑胶层传感器支架的安装孔嵌入金属层与橡胶层之间。