一種截癱助行動力外骨骼的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種截癱助行動力外骨骼的控制方法，屬于康復工程【技術(shù)領(lǐng)域】。該控制方法對截癱助行動力外骨骼進行控制，使其具有8種運動模式，供使用者進行選擇和切換，分別為：坐→站；站→坐；站→走；走→站；常速平地行走；慢速上下坡；上樓梯；下樓梯。在日常生活中，穿戴者可根據(jù)所處具體使用環(huán)境和自身需要來進行模式選擇，所述的外骨骼及相應的骼控制方法將最大限度的為患者的生活提供便利，并幫助其實現(xiàn)人生價值。
【專利說明】一種截癱助行動力外骨骼的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種截癱助行動力外骨骼的控制方法，屬于康復工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前世界上的截癱患者人數(shù)逐年增多，不僅給患者造成較大的經(jīng)濟負擔，同時也造成了一定的心理負擔。因此，截癱助行與康復已經(jīng)成為一個日益嚴峻的社會問題。近年來，由于各種各樣的原因(例如地震等自然災害)，我國下肢癱瘓的人數(shù)已經(jīng)達到了數(shù)十萬。對于那些完全癱瘓的患者而言，純粹的藥物治療和手術(shù)治療無法使患者徹底康復，因此，需要借助康復工程的手段去改善或代替癱瘓病人失去的功能。截癱助行動力外骨骼是一種穿戴在下肢，由外動力驅(qū)動機械關(guān)節(jié)帶動下肢運動功能障礙患者相應關(guān)節(jié)運動，達到訓練/代償行走功能的機械裝置。為了解決截癱病人長期臥床或者坐輪椅引起的壓瘡和肌肉萎縮等疾病，幫助他們站立和行走，提高其生活質(zhì)量，并減輕患者家庭和社會的經(jīng)濟負擔，研究開發(fā)具有高科技含量和自主知識產(chǎn)權(quán)的截癱患者用助行動力外骨骼和相應的骼控制方法具有十分重要的實際意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種截癱助行動力外骨骼的控制方法，采用的技術(shù)方案如下:
[0004]該控制方法對截癱助行動力外骨骼進行控制，使其具有8種運動模式，供使用者進行選擇和切換，分別為:
[0005]模式1:坐一站；
[0006]模式2:站一坐；
[0007]模式3:站一走；
[0008]模式4:走一站；
[0009]模式5:常速平地行走；
[0010]模式6:慢速上下坡；
[0011]模式7:上樓梯；
[0012]模式8:下樓梯。
[0013]所述的模式I的控制流程為:患者處于坐姿的情況下，首先使得軀干前傾，且肘杖觸地向前支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C11和C12，其中，C11為判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ sit_stand，c12為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fsit_stand ;當滿足上述兩個判據(jù)時，截癱助行動力外骨骼的髖膝關(guān)節(jié)緩慢伸展至0°的位置。
[0014]所述的模式2的控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且肘杖觸地向后支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C21和C22，其中，C21為判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ stand_sit，c22為判斷肘杖向后支撐的地面反力是否超過閾值Fstand_sit ;當滿足上述兩個判據(jù)時，髖膝關(guān)節(jié)緩慢屈曲至90°的位置。
[0015]所述的模式3的控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且左肘杖或右肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C31和C32，其中，C31為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θ stand_walk，C32為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fstand_walk;當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿或左腿。
[0016]所述的模式4的控制流程為:患者處于持續(xù)行走的狀態(tài)下，當前邁步腿著地后，截癱助行動力外骨骼的髖膝關(guān)節(jié)均緩慢恢復至0°位置，隨后對側(cè)腿跟上，具體為截癱助行動力外骨骼屈髖至一定角度，屈膝至最大角度，然后髖膝關(guān)節(jié)均恢復至0°位置。
[0017]所述截癱助行動力外骨骼屈髖的角度滿足條件:患者步幅=(患者大腿長+患者小腿長)Xcos (屈髖角度)。
[0018]所述的模式5的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C51和C52,其中，C51為判斷手臂前擺角是否超過閾值ewalking，c52為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fwalking，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖觸地，當右手臂滿足判據(jù)C51且右肘杖滿足判據(jù)C52，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在截癱助行動力外骨骼的右髖向后伸展最大位置處等待左手杖觸地，如此反復循環(huán)，實現(xiàn)持續(xù)性走。
[0019]所述的模式6的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C61和C62,其中，C61為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θ slope, C62為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fsl_，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖觸地，當右手臂滿足判據(jù)C61且右肘杖滿足判據(jù)C62時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在右髖向后伸展最大位置處等待左手杖觸地，如此反復循環(huán)。
[0020]所述的模式7的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，接觸第一個臺階并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C71和C72，其中，C71為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θ upstair, C72為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值FupstaiP當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C71且右肘杖滿足判據(jù)C72時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置。
[0021]所述的模式8的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，接觸下一個臺階并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C81和C82，其中，C81為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θ downstair,c82為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fd_staip當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向前屈曲角度最大位置等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C81且右肘杖滿足判據(jù)C82時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023]本發(fā)明提供了一種針對截癱患者用助行動力外骨骼的相應的控制方法，能夠解決截癱病人長期臥床或者坐輪椅引起的壓瘡和肌肉萎縮等疾病，幫助他們站立和行走，提高其生活質(zhì)量，并能幫助他們最大限度地實現(xiàn)人生價值，減輕家庭和社會的經(jīng)濟負擔，具有十分重要的實際意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為截癱助行動力外骨骼系統(tǒng)的控制方法框架流程圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明提供了一種截癱助行動力外骨骼的控制方法，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0026]所述的截癱助行動力外骨骼的機械部分主要包括背架，臀部連接裝置，大小腿桿，被動式踝關(guān)節(jié)，主動驅(qū)動髖膝關(guān)節(jié)等部分?；颊叽┐魍夤趋篮?，需要使用一對肘杖來輔助完成坐起和行走等動作。
[0027]考慮到助行動力外骨骼實際應用中需滿足的功能，該控制方法對截癱助行動力外骨骼進行控制，使其具有8種運動模式，供使用者進行選擇和切換，分別為:
[0028]模式1:坐一站；
[0029]模式2:站一坐；
[0030]模式3:站一走；
[0031]模式4:走一站；
[0032]模式5:常速平地行走；
[0033]模式6:慢速上下坡；
[0034]模式7:上樓梯；
[0035]模式8:下樓梯。
[0036]為了實現(xiàn)所述的運動模式，需要用到的傳感器有:髖膝關(guān)節(jié)角度傳感器；手臂、大小腿桿和軀干絕對角度傳感器(由加速度計和陀螺儀組成)；足底壓力傳感器以及肘杖支撐力傳感器等。
[0037]由模式I和模式2可以幫助患者初期進行坐下和站立訓練，這樣可以增強關(guān)節(jié)活動度和肌肉力，同時也有利于逐步提高患者對外骨骼的適應性，為后期的平地行走，上下樓梯等動作打好基礎。
[0038]具體為:(1)模式I (坐一站)的具體控制流程為:患者處于坐姿的情況下，首先使得軀干前傾一定角度(根據(jù)患者身體情況和病情而定，20°~30°左右)，且肘杖觸地向前支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C11,根據(jù)肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C12 (C11:判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ sit-stand ;C12:判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fsit_stand)，上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，在兩個判據(jù)均滿足時，髖膝關(guān)節(jié)緩慢伸展至0°的位置，然后軀干向后傾斜至直立位置，完成坐一站的轉(zhuǎn)換動作。
[0039](2)模式2 (站一坐)的具體控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且肘杖觸地向后支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器和肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C21和C22 (C21:判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ stand_sit ；c22:判斷肘杖向后支撐的地面反力是否超過閾值Fstand_sit)，上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，當滿足上述兩個判據(jù)時，髖膝關(guān)節(jié)緩慢屈曲至約90°的位置，然后軀干向后傾斜至直立位置，完成站一坐的轉(zhuǎn)換動作。
[0040](3)模式3 (站一走)的具體控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器和肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C31和C32 (C31:判斷手臂前擺角是否超過閾值θ stand-walk ；c32:判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fstand_walk)，上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，實現(xiàn)站一走的轉(zhuǎn)換動作。
[0041](4)模式4 (走一站)的具體控制流程為:患者處于持續(xù)行走的狀態(tài)下，首先完成當前邁步，并切換到模式4，當前邁步腿著地后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢恢復至0°位置，隨后對側(cè)腿跟上，具體為屈髖至一定角度，屈膝至最大角度(約為60°，具體可根據(jù)患者情況進行調(diào)整)，然后髖膝關(guān)節(jié)均恢復至0°位置，保持站立姿勢，實現(xiàn)走一站的轉(zhuǎn)換動作。截癱助行動力外骨骼屈髖的角度滿足條件:患者步幅=(患者大腿長+患者小腿長)Xcos (屈髖角度)，對于身高170cm的患者來說，屈髖角度為35°。
[0042](5)模式5 (持續(xù)平地行走)的具體控制流程為:首先使得軀干前傾一定角度(約為20。~30° )，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器和肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C51和C52 (C51:判斷手臂前擺角是否超過閾值θ Waiking ；C52:判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fwalking),上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置(約為20° )等待右肘杖觸地，當右手臂滿足判據(jù)C51且右肘杖滿足判據(jù)C52，邁左腿，并在右髖向后伸展最大位置處(約為20° )等待左手杖觸地，如此反復循環(huán)，實現(xiàn)持續(xù)性走。
[0043](6)由于上下坡相當于慢速的平地行走，模式6 (上下坡)的具體控制流程和模式5類似，在此不做贅述。
[0044](7)模式7 (上樓梯)的具體控制流程為:首先使得軀干前傾(約為20°~30° )，且左肘杖向前擺動，接觸第一個臺階并支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器和肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C71和C72 (C71:判斷手臂前擺角是否超過閾值0upst& ；C72:判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值FupstaiJ,上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置(約為15°，具體可根據(jù)患者的情況進行調(diào)整)等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C71且右肘杖滿足判據(jù)C72時，邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置，同時軀干也恢復直立，如此反復循環(huán)，實現(xiàn)上臺階動作。
[0045](8)模式8(下樓梯)的具體控制流程為:首先使得軀干前傾(約為20°~30° )，且左肘杖向前擺動，接觸下一個臺階并支撐，此時控制系統(tǒng)根據(jù)手臂絕對角度傳感器和肘杖地面反力傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C81和C82 (C81:判斷手臂前擺角是否超過閾值θ downstair ；c82:判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fd_st&)，上述的手臂角度閾值和肘杖地面反力閾值可根據(jù)相關(guān)的步態(tài)實驗來獲取，然后根據(jù)患者的情況進行適當修正，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在左髖關(guān)節(jié)向前屈曲角度最大位置(約為30°~40°，具體根據(jù)患者的情況以及樓梯的高度進行適當調(diào)整)等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C81且右肘杖滿足判據(jù)C82時，邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置，同時軀干也恢復直立，如此反復循環(huán)，實現(xiàn)下臺階動作。[0046]上述步驟中的各個閾值均根據(jù)使用者的具體情況，通過步態(tài)實驗的方法來測量。
[0047]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種截癱助行動力外骨骼的控制方法,其特征在于,該控制方法對截癱助行動力外骨骼進行控制，使其具有8種運動模式，供使用者進行選擇和切換，分別為: 模式1:坐一站； 模式2:站一坐； 模式3:站一走； 模式4:走一站； 模式5:常速平地行走； 模式6:慢速上下坡； 模式7:上樓梯； 模式8:下樓梯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式I的控制流程為:患者處于坐姿的情況下，首先使得軀干前傾，且肘杖觸地向前支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C11和C12，其中，C11為判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ sit_stand，C12為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fsit-stand;當滿足上述兩個判據(jù)時，截癱助行動力外骨骼的髖膝關(guān)節(jié)緩慢伸展至0°的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式2的控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且肘杖觸地向后支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C21和C22，其中，C21為判斷軀干的前傾角是否超過閾值Θ stand_sit，c22為判斷肘杖向后支撐的地面反力是否超過閾值Fstand-sit ;當滿足上述兩個判據(jù)時，髖膝關(guān)節(jié)緩慢屈曲至90°的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式3的控制流程為:患者處于站姿的情況下，首先使得軀干前傾，且左肘杖或右肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C31和C32，其中，C31為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θstand_walk，c32為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fstand_walk ；當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿或左腿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式4的控制流程為:患者處于持續(xù)行走的狀態(tài)下，當前邁步腿著地后，截癱助行動力外骨骼的髖膝關(guān)節(jié)均緩慢恢復至0°位置，隨后對側(cè)腿跟上，具體為截癱助行動力外骨骼屈髖至一定角度，屈膝至最大角度，然后髖膝關(guān)節(jié)均恢復至0°位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式5的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C51和C52，其中，C51為判斷手臂前擺角是否超過閾值ewalking，C52為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值Fwalking,當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖觸地，當右手臂滿足判據(jù)C51且右肘杖滿足判據(jù)C52，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在截癱助行動力外骨骼的右髖向后伸展最大位置處等待左手杖觸地，如此反復循環(huán)，實現(xiàn)持續(xù)性走。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式6的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，觸地并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C61和C62，其中，C61為判斷手臂前擺角是否超過閾值esl。一 C62為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值fs1_，當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖觸地，當右手臂滿足判據(jù)C61且右肘杖滿足判據(jù)C62時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在右髖向后伸展最大位置處等待左手杖觸地，如此反復循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式7的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，接觸第一個臺階并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C71和C72，其中，C71為判斷手臂前擺角是否超過閾值eupstay C72為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值FupstaiP當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向后伸展角度最大位置等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C71且右肘杖滿足判據(jù)C72時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述的模式8的控制流程為:患者首先使軀干前傾，且左肘杖向前擺動，接觸下一個臺階并支撐，此時截癱助行動力外骨骼的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器的數(shù)值來判斷是否滿足判據(jù)C81和C82，其中，C81為判斷手臂前擺角是否超過閾值Θ downstair,c82為判斷肘杖向前支撐的地面反力是否超過閾值FdmmstaiP當滿足上述兩個判據(jù)時，根據(jù)預先設定的髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動數(shù)據(jù)邁右腿，完成一次邁步，在截癱助行動力外骨骼的左髖關(guān)節(jié)向前屈曲角度最大位置等待右肘杖接觸同一個臺階并支撐，當右手臂滿足判據(jù)C81且右肘杖滿足判據(jù)C82時，髖膝關(guān)節(jié)驅(qū)動邁左腿，并在左腳跟上同一臺階之后，髖膝關(guān)節(jié)均緩慢運動到0°直立位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的截癱助行動力外骨骼的控制方法，其特征在于，所述截癱助行動力外骨骼屈髖的角度滿足條件:患者步幅=(患者大腿長+患者小腿長)Xcos (屈髖角度)。
【文檔編號】A61H1/02GK103932868SQ201410160962
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】王人成, 楊正東, 沈強 申請人:清華大學