[发明专利]智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法

权利要求书

1.一种智能感知仿生足踝假肢系统，其特征在于，包括：足踝关节假肢实体，所述足踝关节假肢实体包括：阳四棱锥接头，支撑杆件，底板，柔性缓冲组件，足踝部组件以及踝关节控制组件；

所述柔性缓冲组件，其包括前足缓冲片，后足缓冲弹簧和后脚掌缓冲板，所述前足缓冲片位于底板前下侧，所述后足缓冲弹簧位于底板后下侧，所述后脚掌缓冲板与后足缓冲弹簧连接，位于最下侧；

所述足踝部组件，其包括左右两个球头杆和踝部转轴，所述踝部转轴与底板连接，所述两个球头杆与踝部转轴连接，分布于底板两边后侧；

所述踝关节控制组件，其包括丝杠组件和滑块组件，丝杠组件包括踝关节控制电机、丝杠筒支架、丝杠螺母和丝杠，滑块组件包括球铰、滑块，所述踝关节控制电机位于丝杠筒支架上方，所述丝杠与丝杠螺母和踝关节控制电机相连，位于丝杠筒支架内，所述球铰分别与丝杠螺母和滑块相连，位于丝杠筒支架前方。

2.根据权利要求1所述踝关节控制组件，其特征在于，踝关节控制电机、球铰、滑块、丝杠螺母和丝杠是控制足踝关节背屈和跖屈运动的主要机构，电动机控制丝杠的转动速度和方向，使得螺母沿着丝杠向上或向下做变速升降运动，螺母与球铰和滑块连接，滑块伴随螺母的上下运动而沿着底板的滑轨做平移运动。

3.根据权利要求2所述足踝部组件，其特征在于，两球头杆上部带有螺纹，与支撑杆件螺纹连接。

4.根据权利要求1所述前足缓冲片，其特征在于，前足缓冲片设计为弧形。

5.一种智能感知仿生足踝假肢控制方法，其特征在于，基于如权利要求1-3中任意一项所述的智能感知仿生足踝假肢系统，包括：

数据采集步骤：假肢使用者健康的一条腿佩戴陀螺仪传感器，用来实时采集不同步态，不同环境下健康的那条腿的步态信息，假肢脚背与小腿上的陀螺仪传感器用来监测假肢运动的实际情况，健康侧大腿佩戴肌电传感器，用于运动意图的识别，解码；

数据整合步骤：根据陀螺仪传感器和肌电传感器实时采集的健康腿的步态信息，通过实体假肢控制器进行数据整合，转换，输出可以让假肢实现与健康腿相适应、镜像的步态动作的控制指令；

假肢实际控制步骤：当人体想要走动时，通过肌电传感器智能识别人体运动意图，匹配相应行走环境下踝关节假肢所需的输出力矩，下肢假肢控制器接收到健康腿上陀螺仪传感器的信号输入，利用实体控制器实时输出踝关节的动作指令，实现踝关节假肢步态与健康腿的步态相适应的控制。

6.根据权利要求4所述的智能感知仿生足踝假肢控制方法，其特征在于，在健康侧大腿肌肉上佩戴肌电传感器，实时采集大腿肌肉的肌电信号，识别、解码人体运动意图，如上下阶梯，上下坡等行走环境。

7.根据权利要求5所述的智能感知仿生足踝假肢控制方法，其特征在于，在患者健康的那条腿脚背和小腿上，假肢脚背和小腿上分别固定一个陀螺仪传感器。

8.根据权利要求6所述的智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，其特征在于，所述采集数据步骤中的数据为健康的那条腿在不同步态下踝关节的角度和角速度信息，所述的步态信息包括健康腿部不同步态下踝关节的角度和角速度。

9.根据权利要求4所述的智能感知仿生足踝假肢系统的信息传输方法，其特征在于，所述采集健康腿的步态信息数据由一组蓝牙模块传输到实体假肢控制器上。

10.根据权利要求4所述的智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，其特征在于，肌电传感器识别、解码人体运动意图，检测到要运动时，健康腿的步态数据采集、传输到控制器之后，假肢根据步态数据控制假肢实现镜像步态的控制，假肢侧传感器实时检测假肢位置，与目标位置进行实时比对，确保控制精准。