本發(fā)明涉及用于行走輔助設(shè)備的，特別是一種能夠改善步態(tài)、提高行走速度和提升步行能力的行走輔助裝置控制方法。

背景技術(shù)：

1、

2、步行輔助設(shè)備一般分為：醫(yī)用康復(fù)使用的輔助器，像手杖，手撐式助行架，雙腋拐，臂撐四輪制動(dòng)式助行器，適用于行走障礙，作為腿腳康復(fù)鍛煉使用，主要為醫(yī)用康復(fù)用具，并可用作放大用戶的肌肉力量并代替用戶支撐重物的負(fù)載(例如，搬運(yùn)重物)動(dòng)力輔助機(jī)器人。

3、另一類是可穿戴的人體外骨骼行走輔助器，使用對(duì)象多是腿腳殘疾、喪失行走能力，或肌肉力量減弱，暫時(shí)性地喪失步行能力的人，使能康復(fù)或輔助改善自行步行能力。

4、現(xiàn)有的行走輔助設(shè)備不論是醫(yī)用康復(fù)使用的輔助器或者是可穿戴的人體外骨骼行走輔助器，雖然能夠幫助使用者改善步態(tài)，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜大多是一對(duì)型式的、不適于單邊型使用，且不具備智能化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、

2、?技術(shù)問題?

3、本發(fā)明的主要技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，拆分操作便捷，智能化的行走輔助器，以幫助使用者改善步態(tài)、提高行走速度和提升步行能力，以適合不同用戶的需求。

4、?技術(shù)內(nèi)容

5、一種行走輔助設(shè)備的裝置控制方法，包括：由可系緊固定在穿著者腰部的環(huán)?腰部固定架體，在其兩側(cè)倒凸型連接端通過銷軸連接第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件于身體左右(l、r)肢體上，所述第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件通過軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接兩側(cè)大腿支撐導(dǎo)桿節(jié)，所述大腿支撐導(dǎo)桿節(jié)通過軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件，所述第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件固定連接小腿支撐導(dǎo)桿節(jié)通過軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)小腿支撐導(dǎo)桿節(jié)，以上組成成對(duì)型或單邊型三部節(jié)可擺動(dòng)的輔助行走設(shè)備，其特征在于：環(huán)?腰部固定架體腔體內(nèi)裝置電源電池組和智能控制系統(tǒng)，連接控制兩側(cè)第一動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸部件裝置的第一直流伺服電機(jī)模組、第二動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸部件裝置的第二直流伺服電機(jī)模組，通過倒立單擺原理方法引導(dǎo)兩側(cè)大腿支撐導(dǎo)桿節(jié)、小腿支撐導(dǎo)桿節(jié)運(yùn)動(dòng)，輔助髖及膝關(guān)節(jié)的彎曲和伸展，進(jìn)而引導(dǎo)小腿做踢腿運(yùn)動(dòng)，適合不同用戶的需求，幫助使用者改善步態(tài)、智能化的提高行走速度和提升步行能力；

6、所述環(huán)?腰部固定架體，還包括：左環(huán)?腰部固定架體與右環(huán)?腰部固定架體通過阻尼絞軸連接組成，為鋼性外殼材形成的腔體，腔內(nèi)裝置電源電池組和智能控制系統(tǒng)提供動(dòng)力和智能控制系統(tǒng)；所述左環(huán)?腰部固定架體、右環(huán)?腰部固定架體前下端倒凸型連接端可通過銷軸連接第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件，其內(nèi)側(cè)端裝置摩術(shù)貼固緊腰帶，可輕便將環(huán)?腰部固定架體貼合緊固于腰部；

7、所述環(huán)?腰部固定架體還包括：其上設(shè)置一卡扣開口，可開啟關(guān)閉換修電池電路，其前端上面裝置電源動(dòng)力開關(guān)調(diào)節(jié)鍵，用于控制第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件、第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件轉(zhuǎn)速的電源動(dòng)力開關(guān)及角度調(diào)節(jié)，所述電源動(dòng)力開關(guān)調(diào)節(jié)鍵為按壓式結(jié)合旋轉(zhuǎn)式控制，按鈕按壓即為開啟電源，再按壓彈回即為關(guān)閉電源，長按可用于控制報(bào)警裝置，上旋轉(zhuǎn)鈕為加速按鈕和減速按鈕用于控制第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件、第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件的轉(zhuǎn)速，即步行速度，下旋轉(zhuǎn)鈕為角度擺動(dòng)鈕，即為控制第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件，第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸部件的擺動(dòng)角度；

8、所述第一動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸，由圓形空腔軸殼體，其內(nèi)固定裝置第一直流伺服電機(jī)模組，所述第一直流伺服電機(jī)模組，還包括第一減速器、第一編碼器和內(nèi)嵌的角度感應(yīng)器、和第一控制器同在模組內(nèi)組成協(xié)同工作，第一直流伺服電機(jī)模組通過接收脈沖信號(hào)來控制旋轉(zhuǎn)角度；所述第一減速器利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩；所述第一編碼器和內(nèi)嵌的角度感應(yīng)器，由編碼器和角度感應(yīng)器內(nèi)包含一個(gè)光柵或霍爾元件組成，安裝在分度頭上的兩個(gè)偏心齒輪和兩個(gè)偏心輪，可實(shí)現(xiàn)直接測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度和位置參數(shù)，所述第一控制器負(fù)責(zé)接收伺服電機(jī)發(fā)送的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)控制伺服電機(jī)的電流，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，控制器通過編碼器獲取伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，及時(shí)修正信號(hào)指令，確保電機(jī)位置、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速滿足預(yù)定要求；

9、所述?大腿支撐連桿節(jié)，上由圓形轉(zhuǎn)軸殼體連接在第一動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸上，其下連接大腿上支撐連桿、連接中調(diào)節(jié)支撐桿和連接下側(cè)大腿下支撐連桿，固定連接內(nèi)側(cè)的大腿下固定圓形空腔軸殼體、大腿摩術(shù)貼固定綁帶裝置組成，上軸活動(dòng)連接第一動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸通過驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)動(dòng)力引導(dǎo)大腿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高效的單擺；所述摩術(shù)貼固定綁帶，其兩端設(shè)置有魔術(shù)粘連帶，所述魔術(shù)粘連帶內(nèi)側(cè)設(shè)置有透氣軟墊；

10、所述第二動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸，可活動(dòng)連接?大腿支撐連桿，由圓形空腔軸殼體，固定連接直流伺服電機(jī)模組，還包括第二直流伺服電機(jī)，第二減速器、第二編碼器和內(nèi)嵌的角度感應(yīng)器、第二控制器同在模組內(nèi)組成協(xié)同工作，直流伺服電機(jī)模組通過接收脈沖信號(hào)來控制旋轉(zhuǎn)角度，通過比較輸入脈沖和反饋脈沖來精確控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過編碼器反饋實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制通過改變輸入電流相位來精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和速度；所述減速器利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩；所述編碼器和內(nèi)嵌的角度感應(yīng)器，由編碼器和角度感應(yīng)器內(nèi)包含一個(gè)光柵或霍爾元件，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵或霍爾元件會(huì)檢測到角度的變化，并將這些變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，直接測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度和位置參數(shù)的器件，通過安裝在分度頭上的兩個(gè)偏心齒輪和兩個(gè)偏心輪實(shí)現(xiàn)，偏心齒輪相互嚙合，使偏心輪產(chǎn)生徑向力，通過測量兩個(gè)偏心輪之間的距離來獲得轉(zhuǎn)角參數(shù)用于測量伺服電機(jī)的位置和速度，它將伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)位置信號(hào)傳送回控制器，控制器根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，確保電機(jī)按照預(yù)定要求工作，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)和精確控制；所述控制器負(fù)責(zé)接收伺服電機(jī)發(fā)送的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)控制伺服電機(jī)的電流，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，控制器通過編碼器獲取伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息，及時(shí)修正信號(hào)指令，確保電機(jī)位置、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速滿足預(yù)定要求；

11、所述小腿支撐導(dǎo)桿節(jié)，其由小腿支撐導(dǎo)桿支撐固定桿固定連接在第二動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸上，其下固定連接小腿固定支撐板、和固定連接小腿摩術(shù)貼固定綁帶組成，所述所述小腿支撐導(dǎo)桿節(jié)通過第二動(dòng)力關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)動(dòng)力引導(dǎo)小腿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高效的單擺；所述小腿摩摩術(shù)貼固定綁帶固定連接在小腿支撐導(dǎo)桿支撐固定桿上，所述小腿摩術(shù)貼固定綁帶，其兩端設(shè)置有魔術(shù)粘連帶，所述魔術(shù)粘連帶內(nèi)側(cè)設(shè)置有透氣軟墊；

12、所述電源電池組和智能控制系統(tǒng)，由電源電池組結(jié)合智能控制系統(tǒng)pcb面板，由pcb面板包含：cpu芯片、陀螺儀模塊、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)模塊、發(fā)送模塊、接收模塊、無線模塊、驅(qū)動(dòng)模塊，傳感器模塊，定位導(dǎo)航模塊組成裝置在環(huán)?腰部固定架體內(nèi)，所述電源電池組內(nèi)裝置鋰離子電池，采用串聯(lián)和并聯(lián)的方式組合電池，能提供所需的電壓和電流?驅(qū)動(dòng)電機(jī)，滿足行走輔助設(shè)備的不同電壓和電流需求，?從而驅(qū)動(dòng)設(shè)備用電的正常運(yùn)行；所述智能控制系統(tǒng)并與行走輔助設(shè)備控制器，第一動(dòng)力轉(zhuǎn)軸、第二動(dòng)力轉(zhuǎn)軸電極連接，通過控制器或無線連接智能終端設(shè)備上的app驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備實(shí)施自動(dòng)化可控制或遙控操作行走輔助設(shè)備；

13、所述倒立單擺原理方法包括?：?倒立單擺原理?：骨盆的運(yùn)動(dòng)類似于倒立單擺，以腿為支點(diǎn)，通過動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高效的雙足行走應(yīng)用在步行輔助設(shè)備中，通過內(nèi)置的角度感應(yīng)器檢測髖、膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，輔助髖、膝關(guān)節(jié)的彎曲和伸展，從而引導(dǎo)小腿做踢腿運(yùn)動(dòng)；倒立單擺的控制方法採?lqr最優(yōu)控制法，是一種基于狀態(tài)空間法的最優(yōu)控制方法，通過最小化一個(gè)由狀態(tài)變量和控制變量組成的二次型性能指標(biāo)函數(shù)來求解最優(yōu)控制律，在倒立單擺控制中，lqr最優(yōu)控制可以使系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并具有良好的魯棒性：①?通過傳感器感測關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?：通過第一傳感單元感測目標(biāo)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生目標(biāo)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)；通過第二傳感單元感測對(duì)偶關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)偶關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)；②?預(yù)測關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度?：獲取第一傳感單元產(chǎn)生的目標(biāo)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)及第二傳感單元產(chǎn)生的對(duì)偶關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)預(yù)測預(yù)定時(shí)間后的目標(biāo)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度；③?控制執(zhí)行單元?：根據(jù)預(yù)測的運(yùn)動(dòng)角度，控制執(zhí)行單元驅(qū)動(dòng)機(jī)器下肢，使得機(jī)器下肢的對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)部位在預(yù)定時(shí)間后的時(shí)刻處于對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)角度；④?調(diào)整助行器高度?：將助行器放在身旁，手肘彎曲成90度，調(diào)整助行器高度，使助行器頂部與手肘高度相等；⑤?步幅控制?：保持小步幅，避免跨步過大導(dǎo)致失去平衡；⑥?動(dòng)作配合?：當(dāng)助行器靠近時(shí)，用雙手抓住助行器或者扶手，以便更好地保持平衡；⑦?均勻呼吸?：保持均勻的呼吸和放松的狀態(tài)，避免過度用力；⑧?逐漸增加距離?：開始時(shí)，可以在家里練習(xí)幾次，逐漸增加行走的距離和時(shí)間。

14、有益效果?

15、本發(fā)明的行走輔助器具有以下有益效果：

16、?改善步態(tài)?：通過控制電腦和兩側(cè)電機(jī)的協(xié)同作用，輔助髖、膝關(guān)節(jié)的彎曲和伸展，從而改善步態(tài)；?提高行走速度?：通過優(yōu)化運(yùn)動(dòng)機(jī)制，使用戶能夠更快地行走；?提升步行能力?：幫助用戶練習(xí)左右對(duì)稱走路和邁步動(dòng)作；智能化，能夠測量并驗(yàn)證行走時(shí)的左右對(duì)稱性、可移動(dòng)角度范圍、行走速度等數(shù)據(jù)，便于用戶進(jìn)行自我評(píng)估和訓(xùn)練，安全報(bào)警等。