[发明专利]基于脚部压力传感器的康复装置的行走触发控制方法

摘要

本发明公开了基于脚部压力传感器的康复装置的行走触发控制方法，包括1)平行站立姿态的判断；2)行走触发条件的判断：控制模块分析处理传感器采集到的数据，判断是否同时满足条件C5、C6、C8，则满足先迈右腿的触发条件；若同时满足条件C5、C7、C9，则满足先迈左腿的触发条件；3)行走触发控制；4)控制模块继续检测判断躯干倾角、脚底压力和拐杖压力传感器的数据，进入步态维持状态；本发明在行走触发控制中，采用躯干倾角传感器，电机转角传感器，脚底压力传感器和拐杖触地压力传感器等多个传感器协同配合，实时检测用户的姿态，实现用户从平行站立状态到行走状态的转换。

主权项

1.基于脚部压力传感器的康复装置的行走触发控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)平行站立姿态的判断：控制模块分析处理传感器采集到的数据，判断是否同时满足以下4个条件：C1：∠前后＝-5°～+5°，∠左右＝-5°～+5°；C2：∠髋＝170°～180°，∠膝＝170°～180°；C3：|Fpl-Fpr|/Fp<10％；C4：FC>0，|Fcl–Fcr|/Fc<5％；若控制模块检测到传感器数据同时满足条件C1、C2、C3、C4，则用户处于平行站立姿态；若不满足上述4个条件中的任一条件，则不是平行站立姿态；2)行走触发条件的判断：控制模块分析处理传感器采集到的数据，判断是否满足以下条件：C5：∠前后＝+5°～+15°，∠左右＝-10°～+10°；C6：Fpl>>Fpr或C7：Fpl<<Fpr；C8：FC>0，Fcl>Fcr或C9：Fc>0，Fcl<Fcr；若同时满足条件C5、C6、C8，则满足先迈右腿的触发条件；若同时满足条件C5、C7、C9，则满足先迈左腿的触发条件；若未同时满足条件C5、C6、C8或未同时满足条件C5、C7、C9，控制模块持续检测传感器数据，判断用户姿态；3)行走触发控制：若控制模块检测到用户满足迈右腿的触发条件，控制模块向右腿髋部电机和右腿膝部电机发出指令，执行迈右腿动作：右腿髋部电机开始以加速度a0从静止匀加速至速度v0，然后以速度v0转动，带动用户躯干与大腿产生相对角度运动，使躯干支架与大腿支架之间角度∠右髋减小；同时右腿膝部电机开始以加速度a1从静止匀加速至速度v1，然后以速度v1转动，带动大腿与小腿产生相对角度运动，使大腿支架与小腿支架之间的角度∠右膝减小，直至控制模块检测到∠右膝＝145°～140°，控制右腿膝部电机以加速度-a1匀减速至静止；右腿髋部电机持续转动，直至控制模块检测到∠右髋＝165°～160°，控制右腿膝部电机反向转动，以加速度a1匀加速至速度v1，然后以速度v1转动，带动大腿与小腿产生相对角度运动，使大腿支架与小腿支架之间的角度∠右膝增大；控制模块持续检测∠右髋，直至检测到∠右髋＝160°～155°，控制右腿髋部电机以加速度-a0匀减速至静止；右腿膝部电机持续以速度v1转动，直至控制模块检测到∠右膝＝170°～175°，控制右腿膝部电机以加速度-a1匀减速至静止，迈步动作结束，用户进入右脚前左脚后姿态；所述a0的取值为30°/s2～40°/s2，a1的取值为100°/s2～120°/s2，v0的取值为30°/s～40°/s，v1的取值为70°/s～80°/s；若控制模块检测到用户满足迈左腿的触发条件，控制模块向左腿髋部电机和左腿膝部电机发出指令，执行迈左腿动作，直至动作结束，进入左脚前右脚后状态；执行迈左腿动作与迈右腿动作相同，为左右腿互换，控制方式相同；4)控制模块继续检测判断躯干倾角、脚底压力和拐杖压力传感器的数据，进入步态维持状态；所述∠前后为躯干前后倾角；所述∠左右为躯干左右倾角；Fpl为左脚单独压力；Fpr为右脚单独压力；Fp为脚底总压力；Fcl为去除拐杖自身重力后的左拐杖压力；Fcr.为去除拐杖自身重力后的右拐杖压力；FC为去除拐杖自身重力后的两拐杖压力和；∠膝为大腿支架与小腿支架之间的夹角；∠髋为大腿支架与躯干支架之间的夹角；∠左膝为左膝关节角度；∠右膝为右膝关节角度；∠左髋为左髋关节角度；∠右髋为右髋关节角度。