[发明专利]基于力传感器的人体运动趋势检测装置及检测方法

说明书

本发明提供了一种基于力传感器的人体运动趋势检测装置，其特征在于，包括安装座、六维力传感器、力传感器连接件、向心关节轴承、连接轴、关节轴承固定座和连接法兰，所述六维力传感器固定设置于所述安装座，所述力传感器连接件固定连接于所述六维力传感器，所述关节轴承固定座将所述向心关节轴承包裹于内、且所述关节轴承固定座固定连接于所述力传感器连接件上，所述连接轴穿过所述向心关节轴承并与所述连接法兰相连；还提供了与该检测装置相应的人体运动趋势检测方法。本发明在实现人体运动趋势的检测的同时，克服外骨骼设备自由度局限和无法复现正常行走中平衡控制，及基于获取人体移动意图的传统方法测量不直接、不精确的缺陷。

技术领域

本发明涉及运动康复领域，尤其涉及一种基于力传感器的人体运动趋势检测装置及检测方法。

背景技术

随着社会的发展和进步，人们越来越关注自身的健康以及生活质量，伤病后的康复越来越受到各方面的重视，下肢康复机器人作为一种康复训练的设备其功能以及智能程度的发展也越来越迫切。

目前市场上已有的下肢康复机器人例如Hocoma公司的Lokomat等，大多都为外骨骼结合跑台或者外骨骼固定式结合虚拟现实场景，其减重采用悬吊方式，采用的被动或主动训练模式关注的是腿部各自由度运动，其主动模式是从腿部外骨骼获取运动信息，进而控制跑台运动以及虚拟现实场景控制。

传统检测人体行走运动意图的方法有基于下肢外骨骼机构各关节位置及力矩的正运动学解析方法，有基于姿态传感器或惯性传感器的方法，有采用肌电信号(EMG)的检测方法，还有基于视觉运动捕捉的方法等。

基于外骨骼形态的下肢康复机器人在训练时采用的主动或抗阻模式只能模拟人体在行走时各个关节所遇到的阻力，难以复现人体在正常行走状态下肢体控制行走平衡的情况，以及全身协调运动控制平衡的情况，并且会因外骨骼自由度局限而导致步态训练结果出现僵硬、呆板及机械化。

基于获取人体移动意图的传统方法虽然没有外骨骼的位置信息，还是可以使用在患者肢体上安置姿态传感器来获得运动趋势。不过这方法获得的人体运动加速度和方向要反映到骨盆位置支撑机构的运动方向和加速度并不直接，也难以用于精确跟随控制。而采用悬吊减重的方式所采用的弹簧平衡减重，其减重调节不够方便和精确，由于弹簧固有的特性受限，其减重平衡力难以恒定。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种人体运动趋势检测装置及检测方法，在实现人体运动趋势的检测的同时，克服外骨骼设备自由度局限和无法复现正常行走中平衡控制，及基于获取人体移动意图的传统方法测量不直接、不精确的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于力传感器的人体运动趋势检测装置，包括力传感器、连接轴和连接法兰，所述连接轴连接所述力传感器和所述连接法兰，所述连接法兰用于与需要康复训练的病人相连，病人的运动意图通过所述连接法兰经所述连接轴传送至所述力传感器；所述力传感器与实施康复运动的康复机器人相连接并向其传输作用力信息。

进一步地，所述力传感器为多维力传感器，用于感受病人在多个方向或自由度上的运动。

进一步地，所述力传感器为六维力传感器。

进一步地，所述人体运动趋势检测装置还包括连接于所述力传感器的向心关节轴承，所述连接轴穿过所述向心关节轴承并与所述连接法兰相连，并且所述连接轴通过所述向心关节轴承向所述力传感器传送病人的运动意图。

进一步地，所述人体运动趋势检测装置还包括关节轴承固定座，该关节轴承固定座设置于所述向心关节轴承和所述力传感器之间并与二者固定连接。

进一步地，所述人体运动趋势检测装置还包括力传感器连接件，所述力传感器和所述向心关节轴承均固定连接于所述力传感器连接件。