[发明专利]一种动力髋关节假肢控制系统

说明书

本发明涉及康复假肢矫形领域，具体涉及一种动力髋关节假肢控制系统。一种动力髋关节假肢控制系统包括：步态信息采集模块、步态信息处理模块、控制模块、电机驱动模块、通讯模块、电机电源模块、控制电源模块、光耦隔离模块以及卡尔曼滤波模块；控制系统通过通讯模块接收步态信息采集模块采集足底压力信息以及膝关节、骻关节屈伸信息，并对接收的信息进行处理生成控制信号，电机驱动装置通过通讯模块接收控制信号，驱动动力骻关节假肢运转，从而带动病患行走。发明提供的动力骻关节控制系统，具有降低病患行走所需的力量，便于病患行走。

技术领域

本发明涉及康复假肢矫形领域，具体涉及一种动力髋关节假肢控制系统。

背景技术

因为一些肿瘤、外伤、压疮以及血管疾病的原因，导致需要实施髋关节离断手术的患者很多。髋关节离断数属于高位截肢，这类手术对于截肢者的生活和心理造成极大的影响。穿戴髋关节假肢可以极大的弥补这种影响，传统的无动力髋关节有奥托博克工业有限公司在 2001年申请的“人工下肢髋关节”和河南省假肢中心于2002年申请的实用新型专利“假肢用的髋离断关节”。传统的髋关节假肢多为仿生液压阻尼系统，并不能提供动力，也不存在控制系统。传统的髋关节需要病人消耗将近正常人两倍的体力来完成行走。

发明内容

为了解决上述问题提供一种动力髋关节假肢控制系统，目的在于提供节省病患在行走过程中浪费的体力，便于病患行走。

本发明提供了一种动力髋关节假肢控制系统，用于控制具有电机的动力髋关节假肢，从而帮助高位截肢病患行走，包括：步态信息采集模块、步态信息处理模块、控制模块、电机驱动模块、通讯模块、电机电源模块、控制电源模块、光耦隔离模块以及卡尔曼滤波模块；步态信息采集模块，采集脚跟差分压力信号、脚掌差分压力信号差分压力信、髋关节屈曲角度信号、髋关节伸展角度信号、膝关节屈曲角度信号以及膝关节伸展角度信号；信息处理模块，将脚跟差分压力信号以及脚掌差分压力信号转换为单端压力信号；控制模块，接收并处理单端压力信号、髋关节屈曲角度信号、髋关节伸展角度信号、膝关节屈曲角度信号以及膝关节伸展角度信号，生成控制信号；控制模块分别与步态信息处理模块、控制电源模块、通讯模块以及电机驱动模块相连接，从而对动力髋关节假肢进行控制；电机驱动模块，接收控制信号，驱动动力髋关节假肢运行，从而带动病患行走；通讯模块，实现电机驱动模块以及步态信息采集模块与控制模块的通讯连接；电机电源模块，对电机驱动模块进行供电；控制电源模块，对控制模块进行供电；光耦隔离模块；隔离电机驱动模块与控制模块进行CAN通讯时，电机堵转电流对CAN总线的干扰；卡尔曼滤波模块，利用卡尔曼滤波的预测功能对人体的运动意图进行预测，从而解决电机运转滞后于人体的运动意图。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：还包括：人机交互模块，病患穿戴上动力髋关节假肢后控制髋关节假肢的运动模式。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，人机交互模块为按钮系统模块或者触摸屏系统模块。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，通讯模块包括：CAN总线通信模块，用于实现电机驱动模块与控制模块之间的通讯；以及IIC通信模块，用于实现步态信息采集模块与控制模块之间的通信。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，差分压力信号是通过压力应变片式压力传感器进行采集。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，光耦隔离模块的功能是通过型号为TIL117的芯片实现的。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，控制模块的功能是通过型号为STM32F767IGT6主控芯片实现的。

在本发明提供的一种动力髋关节假肢控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，电机为无刷直流电机。