[发明专利]一种人体下肢位姿步态检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种人体下肢位姿步态检测装置，用于检测人体的下肢位步态，包括：多个九轴运动传感器，布置于人体的后腰部、双侧大腿、小腿以及足部位置，用于检测三轴加速度、三轴角速度以及三轴地磁场数据；多个压力传感器，布置于人体的足底，用于检测压力数据；多个角度传感器，布置于人体的关节处，用于检测关节弯曲角度数据；以及主控制器，设置在人体的腰部，通过CAN总线分别与九轴运动传感器、压力传感器以及角度传感器连接。本发明还提供了一种采用人体下肢位姿步态检测装置进行的步态检测方法来根据各个传感器的检测数据处理分析得到步态检测结果。

技术领域

本发明属于步态检测领域，具体涉及一种人体下肢位姿步态检测装置及方法。

背景技术

人的步态是一个周期性和节律性很强的运动过程，而且它有基本的模式，在一个循环周期内很短的时间就可以提供很多信息。步态分析就是研究人体的步行机制，通过数据分析得到步态参数。通过对步态信息的采集和定量分析就可以评估肌肉骨骼乃至神经系统的功能。在监测仪器问世之前，人们大多通过可视化指标来了解正常的步态应该是怎样的形态。但是步行过程包含的丰富信息，即使对于经验丰富的观察者而言，也很难通过直观的方式全部掌握。而基于测量仪器的步态分析系统可以用来定量测算人体步行过程中下肢的运动学、动力学和生理学参数。因此，将步态的时间参数和空间参数信息定量化、精细化、文件化的必要性促进了步态分析系统的不断发展。

申请号为201611270182.X的专利公开了一种基于助力外骨骼机器人的运动状态判别方法及系统，该助力外骨骼机器人的髋关节安装有角度传感器，助力外骨骼机器人的足底踏板的上下两面均安装有压力传感器。采用角度传感器和压力传感器采集当前步态周期内人体左、右髋关节的角度值，人体左、右足底对助力外骨骼机器人的压力及助力外骨骼机器人的左、右足底踏板对地的压力；根据当前步态周期内人体左、右髋关节的角度值计算得出当前步态周期内人体左、右髋关节的加速度；根据人体左、右髋关节的加速度，人体左、右髋关节的角度值，人体左、右足底对助力外骨骼机器人的压力以及助力外骨骼机器人的左、右足底踏板对地的压力识别当前步态周期内人体的运动状态，识别行走态、跑步态和起坐态。但是压力传感器的可靠性比较低，当人体足底没有与压力传感器完全接触时，无法得到压力传感器的准确测量值，因此状态识别的可靠性不高。

申请号为201611270182.X的专利公开了一种基于多传感器融合的人体步态分析方法和系统，该系统的硬件为多个九轴运动传感器(包含三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计)，算法是通过卡尔曼滤波器进行数据融合，从而检测步态时相。对获得的人体步态参数进行标准化处理，进而建立人体步态数据库。但是受限于传感器的种类单一，较难准确分析步态时相。

申请号为201611046863.8的专利公开了一种步态识别装置及方法，该装置包括步态感知采集装置和后台数据处理装置。步态感知采集装置使用石墨烯传感器检测足底压力分布，通过支持向量机分类器进行步态识别。但是单使用压力传感器较难准确分析步态时相。

申请号为201810748636.2的专利公开了一种运动识别的方法和系统，该专利中没有明确指出系统所用传感器的类型，但是根据判定规则中包含速度、加速度和角速度，可推测采用了惯性运动传感器。该专利同样受限于传感器的种类单一，较难准确分析步态时相。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种人体下肢位姿步态检测装置及方法。