[发明专利]一种外骨骼机械腿康复系统站立模式控制方法

权利要求书

1.一种外骨骼机械腿系统站立模式控制方法，其特征是，包括步骤：

步骤一：将阵列式表面电极分别贴在左右两腿的肌肉上；

步骤二：外骨骼机械腿系统站立模式启动后，各关节电机停转，采集小腿肌肉和大腿肌肉的阵列式表面肌电信号，输入信号至分析单元；

步骤三：依次取等长的肌电信号信号，采用卷积核补偿算法分解阵列式肌电信号，提取肌肉运动单元特征参数，肌肉运动单元特征参数包括：肌肉运动单元数目、发放频率，以及发放波形能量，其中肌肉运动单元数目、发放频率由分解结果直接获取，能量由发放波形的积分计算得到，公式如下：

其中t₁,t₂是波形长度，f(t)是运动单元波形；

步骤四：通过比较前后两段信号的肌肉运动单元特征参数量化结果，判断肌肉状态，分级输出信号来驱动膝关节和髋关节电机，从而保持站立姿态的稳定。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机械腿系统站立模式控制方法，其步骤四特征是：通过比较前后两段信号的肌肉运动单元特征参数量化结果，判断肌肉状态，分级输出信号驱动；小腿肌肉运动单元特征参数量化结果对应膝关节电机输出，大腿肌肉运动单元特征参数量化结果对应髋关节电机输出；在这个过程中，髋关节和膝关节上的角度传感器变化大于20度时，作为不正常情况，此时报警并助力电机以最大力矩输出；在正常情况下，小腿肌肉和大腿肌肉运动单元驱动原理相同，分级依据是肌肉运动单元特征参数变化，所述步骤四具体包括：

1)将站立模式的开始阶段信号分解后得到肌肉运动单元3个初始特征参数；

2)依次分解等长的表面肌电信号，得到肌肉运动单元3个新的特征参数，然后量化运动单元特征参数，比较前后两段信号参数量化结果，设置变化阈值判断肌肉状态，运动单元特征参数量化结果变化超过50％属于不正常情况，肌肉运动单元特征参数量化即每个肌肉运动单元发放频率×能量的叠加；

3)不正常情况变化时，驱动电机输出最大力矩，并报警，正常情况下变化，根据肌肉运动单元特征参数量化结果调整驱动电机输出力矩，肌肉运动单元特征参数量化结果划分为5个范围，对应五级输出，驱动相应的膝关节和髋关节电机。