[发明专利]一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置及其控制方法

权利要求书

1.一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将姿态测量单元通过第一膝部固定带固定在穿戴者的自由腿上，将电机模组通过腰部固定带固定在穿戴者受助腿一侧的腰部，柔性织带的一端安装在所述电机模组上，另一端与第二膝部固定带固定连接，所述第二膝部固定带穿戴于穿戴者受助腿的膝部；

S2.姿态测量单元采集自由腿的步态周期数据，根据获取到的步态周期数据生成需要电机模组电机旋转的速度曲线，并发送至所述电机模组，步态周期数据包括在受助腿所需受到助力的助力时长和一个助力时长内自由腿摆动的姿态角度；其中，一个助力时长为自由腿从进入摆动相的时刻到进入支撑相的时刻之间的间隔时间；

S3.将检测到自由腿进入支撑相作为助力标志，当检测到助力标志后助力开始，电机模组根据预先生成的速度曲线控制电机的旋转从而控制所述柔性织带的伸缩，带动受助腿完成一个助力时长内的活动；

S3中的所述助力标志的检测方法包括以下内容：

a)初始化一个记录姿态角度的角度滑动窗口，设置窗口长度，并对助力标志和所述角度滑动窗口数值清零；

b)滑动读取自由腿摆动的姿态角度，且保证所述角度滑动窗口最后一个值为最新值；

c)根据所述角度滑动窗口内数据设置助力标志；

判断所述角度滑动窗口内的数据是否满足前三个值依次递减且后三个值依次递增的条件；若否，则返回步骤b)；若是，则判断最后一个值是否小于设定阈值，若是则置助力标志为不助力，否则返回步骤b)；

判断所述角度滑动窗口内的数据是否满足前三个值依次递增且后三个值依次递减的条件；若否，则返回步骤b)；若是，则判断最后一个值是否大于设定阈值，若是则置助力标志为助力，否则返回步骤b)。

2.根据权利要求1所述的一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置的控制方法，其特征在于，所述助力时长的计算方法流程如下：

e)初始化一个所述助力标志的标志滑动窗口，设置助力长度，并对所述标志滑动窗口值清零；

f)滑动读取所述助力标志，且保证最后一个值为最新值；

g)对所述标志滑动窗口的数值按序进行如下判断：

当两个所述助力标志均设置为助力时，则助力时长按采样周期进行递增；

若前一所述助力标志设置为助力而后一所述助力标志设置为不助力时，则输出此时的助力时长即为下一步的有效助力时长，并返回步骤f)，否则直接返回步骤f)。

3.一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置，基于权利要求1-2任意一项所述的一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置的控制方法，穿戴于单侧腿活动受限制的患者身上，其中，活动受限制的一条腿为受助腿，活动未受限制的一条腿为自由腿，其特征在于，包括：柔性助力结构、姿态测量单元和电机模组；

所述柔性助力结构包括腰部固定带、柔性织带、第一膝部固定带和第二膝部固定带；

所述姿态测量单元，通过所述第一膝部固定带固定在穿戴者的所述自由腿上，用于采集自由腿的步态周期数据；

所述电机模组通过所述腰部固定带固定在穿戴者受助腿一侧的腰部，且所述电机模组与所述柔性织带的一端相连，所述柔性织带的另一端与所述第二膝部固定带相连，所述第二膝部固定带穿戴在穿戴者的受助腿的膝盖部位；

所述电机模组用于接收所述姿态测量单元所采集到的步态周期数据，并根据所采集到的步态周期数据调整转速控制所述柔性织带的伸缩。

4.根据权利要求3所述的一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置，其特征在于，还包括电源组件，所述电源组件与所述电机模组电连接，通过所述腰部固定带安装在穿戴者腰部。

5.根据权利要求3所述的一种单侧可穿戴行走助力外骨骼装置，其特征在于，所述姿态测量单元与所述电机模组通过无线通信方式实现信息的传递。