[发明专利]一种助行器使用者方向意图判别方法及装置

说明书

本发明公开了一种助行器使用者方向意图判别装置及方法，涉及医疗器械技术领域，该装置包括一组传感器、模拟信号采集电路和控制器；其中，模拟信号采集电路采集来自传感器的模拟信号，并经过处理转换为控制器的输入信号传递给控制器，控制器对输入信号经过神经网络处理，输出控制命令给助行器的驱动电机，控制命令体现了使用者的转向意图。该方法及装置能够针对使用者的日常操作习惯，实时判断使用者意图，判别使用者预行进方向，并将信号传输给助行器或轮椅的驱动电机，电机主动引领操作者转向，减轻使用者负担。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种助行器使用者方向意图判别方法及装置。

背景技术

近年来，随着全球人口老龄化的持续发展和老年人口的日益高龄化，老年人的生活自理问题变得日益突出。随着年龄的增长，老年人的步行能力会逐渐下降，传统的搀扶助行与简单的助行装置已经远不能满足日益扩大的需求，迫切需要研发智能化的助行器。国内外已开展了相关技术的开发，可有效帮助老年人行走。但是，可用于多场景多任务的智能助行器还很缺乏，社会迫切需要突破助行机器人的环境感知，物体的自动检测和识别，人机交互，智能爬坡与智能运动等实用化关键技术，提高助行器的移动灵活性、能源高效化和多种路面适应性。在智能助行器的设计研发过程中，能够感知使用者的前进意图的人机交互传感器已经了一定的进展。但是也存在着一些不足之处。

韩国理工大学研发了一种通过触觉传感器的扶手操作即可驱动助行器前进。该触觉传感器的缺点是只能判断用户的前进意图，无法判断用户的转向意图。

日本东北大学研发了一种被动式步行支撑系统的助行机器人RT-Walker，通过适当的调节两个伺服刹车系统的控制来控制机器人的运动，让使用者避免与障碍物碰撞，防止失足，并对系统的重力进行补偿。该伺服刹车系统的缺点是只能判断用户的前进意图，无法判断用户的转向意图。

日本北陆先端科学技术大学(JAIST)设计的助行机器人JARoW具有全向移动底盘助行机器人，通过用于检测人体运动的传感设备调整其运动方向和速度，实现上下坡自动跟随助力。该伺服刹车系统的缺点是只能被动跟随用户的前进和转向，无法主动判断用户的转向意图。

华中科技大学与国家康复辅具研究中心研究了一款助行康复机器人，具有基于力传感器的人-机交互接口。该力传感器的人-机交互接口系统采用导纳控制，能够感知用户的前进意图，并根据用户施加在力传感器上的力的大小，实时改变用户的前进速度。其缺点是只能被动跟随用户的转向，无法主动判断用户的转向意图。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种助行器使用者方向意图判别方法及装置，以实时判断使用者意图，提前判别使用者行进方向，并将信号传输给助行器或轮椅的驱动电机，通过电机主动引领操作者转向，减轻使用者负担。

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：如何采集信号，并将信号传输给助行器或轮椅的驱动电机，以及如何基于这些信号来提前判别使用者行进方向。

为实现上述目的，本发明提供了一种助行器使用者方向意图判别装置，包括一组传感器、模拟信号采集电路和控制器；其中，所述模拟信号采集电路采集来自所述传感器的模拟信号，并经过处理转换为所述控制器的输入信号传递给所述控制器，所述控制器对所述输入信号经过神经网络处理，输出控制命令给所述助行器的驱动电机，所述控制命令体现了使用者的转向意图。

进一步地，所述传感器为薄膜压力传感器。

进一步地，所述传感器至少有8个。

进一步地，所述传感器被配置为分布在所述助行器的圆柱形把手上形成一组能够感受整个所述圆柱形把手的受力的传感器阵列。

进一步地，所述传感器阵列按照梯形分布，呈上下两行。

进一步地，所述模拟信号采集电路包括两个二阶低通巴特沃斯滤波器和一个运算放大器。