本申请提供一种髋关节外骨骼装置控制方法，包括以下步骤：S1、在穿戴者穿戴好髋关节外骨骼装置后，保持静止状态一定时间，进行初始信息采集；S2、当穿戴者进行运动时，采集各种运动状态场景下的数据信息；S3、对步骤S2中采集到的数据信息进行运动状态分类识别，判断患者的具体运动场景，并针对相应的场景的数据进行信号处理操作得到运动信息；S4、基于步骤S3运动信息，选择对应的回归算法进行轨迹预测，并计算得出所需力矩；S5、髋关节外骨骼装置根据获取的期望力矩信息输出相应的所需力矩。在穿戴者穿戴好骼装置后，通过执行各个步骤对装置进行控制，可适应不同人体、不同速度、不同场景，实现髋关节外骨骼装置在多场景下的使用。实现髋关节外骨骼装置在多场景下的使用。实现髋关节外骨骼装置在多场景下的使用。
【技术实现步骤摘要】
一种髋关节外骨骼装置控制方法
[0001]本申请涉及下肢外骨骼设备
，尤其涉及一种髋关节外骨骼装置控制方法。
技术介绍
[0002]随着社会的发展，下肢瘫痪病人的逐渐得到社会的关注，他们对康复助行设备的需求越发迫切。下肢康复训练机械装置作为治疗并解决日常活动的机械设备在这种条件下迅速发展。
[0003]如公告号CN218356658U公开了一种髋关节外骨骼装置，通过腰部支撑架、髋关节活动机构、大腿支撑架以及转动机构的配合使用，能够方便髋关节受伤患者进行治疗康复，且使得患者使用装置进行走路时，更符合人体的动作，更加的舒适。但是，该髋关节外骨骼装置只能在患者走路时进行辅助，不能对除走路状态外(上下楼梯、上下坡等)的运动状态进行辅助，适用性不高。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种髋关节外骨骼装置控制方法，能够实现对髋关节外骨骼装置多场景下的控制，可适应不同人体、不同速度、不同场景，实现髋关节外骨骼装置在多场景下的使用。
[0005]本申请是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种髋关节外骨骼装置控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、初始信息采集：在穿戴者穿戴好髋关节外骨骼装置后，保持静止状态一定时间，髋关节编码器和各IMU传感器进行初始信息的采集；
[0008]S2、运动信息采集：当穿戴者进行运动时，各IMU传感器分别采集各种运动状态场景下的数据信息，并将数据传输给微处理器；
[0009]S3、运动信息分析处理：通过支持向量机对步骤S2中采集到的数据信息进行运动状态分类识别，判断患者的具体运动场景，并针对相应的场景的数据进行信号处理操作得到人体关节运动信息；
[0010]S4、计算期望力矩：基于步骤S3处理得到的运动信息，选择对应的回归算法进行轨迹预测，并通过髋关节动力学模型计算得出所需力矩；
[0011]S5、力矩输出：髋关节外骨骼装置根据获取的期望力矩信息输出相应的所需力矩。
[0012]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，步骤S2中，运动信息采集还包括以下步骤：
[0013]S201、将控制盒外侧的IMU传感器作为固定不动的参考点，构建髋关节外骨骼装置的数学模型；
[0014]S202、根据计算运动时大腿支撑架上的IMU传感器相对于参考点的姿态变化，进而得到人体关节的运动信息。
[0015]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，步骤S4中，还通过ADRC算法对力矩进行跟踪控制。
[0016]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，步骤S5中，还包括步骤S501：髋关节编码器对装置运动过程进行记录，实时测出装置的运动学信息，监测装置的运动是否正确，并将实时测量的数据作为反馈输入到微处理器中，完成对装置的闭环控制。
[0017]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，步骤S5中，还包括步骤S502：根据支持向量机分类好的运动状态，对装置进行动力学前馈补偿。
[0018]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，所述前馈补偿包括摩擦力补偿和扰动补偿。
[0019]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，步骤S2中，各种运动状态场景包括有行走状态场景、上下楼梯状态场景以及上下坡状态场景；步骤S4中，回归算法包括行走状态回归算法、上下楼梯状态回归算法以及上下坡状态回归算法。
[0020]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，所述髋关节外骨骼装置包括有：
[0021]腰部支撑架，穿戴在患者腰部，其左右两侧设有用于贴合腰部两侧的支撑垫；
[0022]髋关节活动机构，设于所述腰部支撑架左右两侧，所述髋关节活动机构包括设于所述腰部支撑架左右两侧的固定板、以及铰接设于该固定板下端的活动板；
[0023]大腿支撑架，转动设于髋关节活动机构下方，其上设有IMU传感器以及用于将该大腿支撑架绑缚在大腿上的绑缚机构；
[0024]转动机构，设于所述髋关节活动机构与所述大腿支撑架之间，用于驱动所述大腿支撑架转动，所述髋关节编码器设于该转动机构内。
[0025]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，所述腰部支撑架包括：
[0026]左侧架，其上设有左护腰支架，所述支撑垫固定设于该左护腰支架上；
[0027]右侧架，其上设有右护腰支架，所述支撑垫固定设于该右护腰支架上；
[0028]控制盒，其两端分别铰接于所述左侧架一端和所述右侧架一端，所述控制盒包括控制盒底壳，以及设于该控制盒底壳上的微处理器、IMU传感器以及分别给所述微处理器和所述IMU传感器进行供电的锂电池；
[0029]连接扣带，其两端分别铰接于所述左侧架另一端和所述右侧架另一端，用于将所述左侧架、右侧架、以及控制盒固定在患者腰部上。
[0030]如上所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，所述转动机构包括设于所述固定板上的伺服电机支架、设于该伺服电机支架内的伺服电机、以及设于该伺服电机支架外侧的伺服电机外罩，所述伺服电机的输出端与所述大腿支撑架连接，所述大腿支撑架上设有弧形滑槽，所述伺服电机支架上设有用于与该弧形滑槽配合的限位销，所述髋关节编码器设于该伺服电机上。
[0031]与现有技术相比，本申请有如下优点：在穿戴者穿戴好髋关节外骨骼装置后，通过依次执行各个步骤对髋关节外骨骼装置进行控制，可适应不同人体、不同速度、不同场景，实现髋关节外骨骼装置在多场景下的使用，实用方便，大大提高装置的适用范围。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本申请实施例的步骤流程图。
[0034]图2为本申请实施例的控制流程图。
[0035]图3为本申请实施例髋关节外骨骼装置的结构示意图。
[0036]图4为本申请实施例控制盒的结构示意图。
[0037]图5为本申请实施例图3中A处的放大示意图。
[0038]图6为本申请实施例图3中B处的放大示意图。
[0039]图7为本申请实施例髋关节外骨骼装置的结构分解图。
[0040]图8为本申请实施例伺服电机外罩的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0042]如图1至图2所示，本申请实施例提出一种髋关节外骨骼装置控制方法，包括以下步骤：
[0043]S1、初始信息采集：在穿戴者穿戴好髋关节外骨骼装置后，保持静止状态一定时间，髋关节编码器和各IMU传感器134(惯性测量单本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初始信息采集：在穿戴者穿戴好髋关节外骨骼装置后，保持静止状态一定时间，髋关节编码器和各IMU传感器进行初始信息的采集；S2、运动信息采集：当穿戴者进行运动时，各IMU传感器分别采集各种运动状态场景下的数据信息，并将数据传输给微处理器；S3、运动信息分析处理：通过支持向量机对步骤S2中采集到的数据信息进行运动状态分类识别，判断患者的具体运动场景，并针对相应的场景的数据进行信号处理操作得到人体关节运动信息；S4、计算期望力矩：基于步骤S3中处理得到的运动信息，选择对应的回归算法进行轨迹预测，并通过髋关节动力学模型计算得出所需力矩；S5、力矩输出：髋关节外骨骼装置根据获取的期望力矩信息输出相应的所需力矩。2.根据权利要求1所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，步骤S2中，运动信息采集还包括以下步骤：S201、将控制盒外侧的IMU传感器作为固定不动的参考点，构建髋关节外骨骼装置的数学模型；S202、根据计算运动时大腿支撑架上的IMU传感器相对于参考点的姿态变化，进而得到人体关节的运动信息。3.根据权利要求1所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，步骤S4中，还通过ADRC算法对力矩进行跟踪控制。4.根据权利要求1所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，步骤S5中，还包括步骤S501：关节编码器对装置运动过程进行记录，实时测出装置的运动学信息，监测装置的运动是否正确，并将实时测量的数据作为反馈输入到处理器中，完成对装置的闭环控制。5.根据权利要求1所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，步骤S5中，还包括步骤S502：根据支持向量机分类好的运动状态，对装置进行动力学前馈补偿。6.根据权利要求5所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，所述前馈补偿包括摩擦力补偿和扰动补偿。7.根据权利要求1所述的一种髋关节外骨骼装置控制方法，其特征在于，步骤S2中，各种运动状态场景包括有行走状态场景、上下楼梯状态场景以及上下坡状态场景；步骤S4中，回归算法包括行走状态回归算法、上下楼梯状态回归算法以及上下坡状态回归算法。8.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙亿，郭贺骁，蔡志斌，王英杰，
申请(专利权)人：东北大学佛山研究生创新学院，
类型：发明
国别省市：
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