一种下肢康复辅具的路况识别方法

摘要

本发明公开了一种下肢康复辅具的路况识别方法，该路况识别方法是在脚部组织脚跟安装脚跟传感器模块、在脚部组织脚尖安装脚尖传感器模块、在小腿组织上安装陀螺仪模块，利用控制模块处理各传感器信息，根据传感器提取的信息，经综合分析，实现对人体下肢运动过程中不同路况的有效识别。根据不同路况，利用驱动模块来控制下肢康复辅具做出相应的动作，使下肢康复辅具与其穿戴者真正达成步调一致，使其轻松地完成上楼梯、爬斜坡、跨越障碍等日常活动。

主权项

一种下肢康复辅具的路况识别方法，该路况识别方法采用的硬件结构包括脚跟传感器模块、脚尖传感器模块、陀螺仪模块、控制模块、驱动模块、下肢康复辅具膝关节、小腿组织和脚部组织；所述脚跟传感器模块、脚尖传感器模块分别安装于脚部组织的脚跟与脚尖，陀螺仪模块安装于小腿组织的正前方，位于下肢康复辅具膝关节和脚部组织中间；所述控制模块安装在下肢康复辅具膝关节与小腿组织之间的驱动模块下方的位置，陀螺仪模块的上方；所述驱动模块安装在下肢康复辅具膝关节与小腿组织之间的上部位置；所述脚跟传感器模块、脚尖传感器模块、陀螺仪模块均分别与控制模块电连接；所述驱动模块一端与控制模块电连接，另一端与下肢康复辅具膝关节电连接；该路况识别方法包括以下步骤：1).角速度信号特殊点的选取将陀螺仪模块采集到的信号输入到所述控制模块，经过控制模块处理后，得到假肢小腿运动过程中前后摆动的角速度信号；陀螺仪模块检测得到一个步态周期的信号，确定一个步态周期中角速度信号的三个特殊点作为脚跟传感器模块和脚尖传感器模块判别路况的依据，三个特殊点依次为：周期信号的起点、周期信号第一个波形向第二个波形过渡的极小值点、周期信号的第二个波峰的峰值点；2).六种路况具体识别过程(1)当陀螺仪模块检测到的信号在起点时，判断脚尖传感器模块是否检测到异物或遮挡。若脚尖传感器模块检测到有异物或遮挡，则可能是障碍物/上坡/上楼梯三种路况，记为模式1，控制模块调控驱动模块控制下肢康复辅具抬高腿；若脚尖传感器模块没有检测到异物或遮挡，则可能是平地/下坡/下楼梯三种路况,记为模式2；(2)当陀螺仪模块检测到信号到达极小值点时，对模式1的三种路况进行判断:若脚跟传感器模块检测到脚部组织后方存在异物或遮挡，则路况为障碍物；若脚跟传感器模块没有检测到脚部组织后方存在异物或遮挡，则为上楼梯/上坡两种路况；同时，对模式2的三种路况进行判断，若脚跟传感器模块没有检测异物或遮挡，则路况为平地；若脚跟传感器模块检测有异物或遮挡，则为下楼梯/下坡两种路况，记为模式4；(3)当陀螺仪模块测得的信号到达峰值点时，利用脚尖传感器模块对模式3的两种路况进行区分:若脚尖传感器模块检测到异物或遮挡，则路况为上楼梯；若脚尖传感器模块没有检测到异物或遮挡，则路况为上坡；同时，利用脚跟传感器模块对模式4的两种路况进行区分:若脚跟传感器模块检测到异物或遮挡，则路况为下楼梯；若脚跟传感器模块没有检测到异物或遮挡，则路况为下坡。