[发明专利]一种人体运动意图识别控制装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种人体运动意图识别控制装置，它包括：运动信息采集模块：绑缚在人体的手臂上，实现实时采集人体的运动信息并发送；下肢助行外骨骼机器人：穿戴在截瘫、偏瘫或者截肢病人的下半身上，与所述运动信息采集模块通信连接，接收所述运动信息采集模块发送的数据信息进行分析处理然后控制执行相应的动作。本发明的优点在于：通过算法提高了系统的准确度，在能准确捕获控制信号的同时有效减小了外骨骼机器人误触发的概率。能够适配所有的外骨骼机器人穿戴者，极大的降低了病人穿戴外骨骼机器人的训练周期。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人控制领域，尤其涉及一种人体运动意图识别控制装置及控制方法。

背景技术

外骨骼机器人是一种可以让人戴的人机一体化机械装置，融合了人工智能，机器人学，仿生学，人机工程学等多领域技术于一体。其主要功能是扩充或增强一个人的生理机能，为人体提供助力、保护、支持等作用，目前主要应用于医疗康复和军事等领域。例如，截瘫患者可以借助截瘫助行外骨骼机器人重新站立，并且可以通过截瘫助行外骨骼机器人带动人体行走，而进行康复训练，减缓人体下肢肌肉的萎缩。

目前的下肢外骨骼助行机器人控制指令基本都是通过按键给予的，无论是起立、行走、停止还是其他外骨骼机器人动作都是通过类似于按键的装置进行触发。类似于国外著名的rewalk外骨骼助行机器人，它的控制方式就是用的左右拐杖上的按钮，通过两个按钮控制外骨骼起立，行走，坐下。目前国内研究的外骨骼机器人大部分也是类似于这种控制方式。这种按键控制方式虽然安全，但是由于每进行一个动作都需要用按键触发，外骨骼机器人的步速很难达到常人的步速。除此之外，由于截瘫助行外骨骼机器人的运动受按键控制，这将会导致一个不可避免的问题，当外骨骼机器人功能增加时，按键数目将不可避免的增加，这将使控制方式变得复杂。而且由于下肢外骨骼助行机器人是用于截瘫患者康复训练以及满足日常生活要求的，所以上肢承担的任务十分严峻，除了要保证截瘫助行外骨骼机器人的平衡，还要用手去触发按键以控制外骨骼机器人运动。为了防止误触，基本是一只手控制一个按钮，根据这种按键设定，最多是能触发三个动作，起，坐，走。所以当截瘫助行外骨骼机器人添加新功能时，这种按键式的人机交互方式并不适应穿戴者，于是就需要使用一种新的控制方式进行控制。

公开号为CN 104188675A专利介绍了一种截瘫助行外骨骼机器人系统及控制方法，从人机交互控制方面来看，此专利并没有改善人机交互的方式，仅仅实现了可控，并不能有限解决多功能截瘫助行外骨骼机器人的控制方式的问题。公开号为CN 107832686A专利介绍了一种融合表面肌电和加速度信号的下肢运动模式识别方法，根据获取的人体下肢表面肌电信号、加速度信号，通过算法进行数据分离，从而实现人体意图识别，但是对于完全性截瘫病人来说，下肢肌肉基本是没有任何肌力的，也就无从获取数据，此专利所应用的是表面肌电信号，受出汗和运动的影响较大，在人运动过程中数据十分不稳定，因此该算法的实用性不强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种人体运动意图识别控制装置及控制方法，解决了现有技术中存在的缺陷，提供一种能够适配所有的截瘫助行外骨骼机器人的人体运动意图识别系统，使穿戴者和截瘫助行外骨骼机器人之间的交互显得更加自然。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种人体运动意图识别控制装置，它包括：

运动信息采集模块：绑缚在人体的手臂上，实现实时采集人体的运动信息并发送；

下肢助行外骨骼机器人：穿戴在截瘫、偏瘫或者截肢病人的下半身上，与所述运动信息采集模块通信连接，接收所述运动信息采集模块发送的数据信息进行分析处理然后控制执行相应的动作。

所述的运行信息采集模块包括弹性带、姿态仪芯片、无线传输芯片、供电模块、开关和盒子；所述的姿态仪芯片、无线传输芯片、供电模块和开关都集成到盒子内，所述的开关通过外接安装在所述弹性带上；所述的盒子通过弹性单绑缚在人体手臂上，并通过魔术贴进行固定。