[发明专利]智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，有效的解决了现有技术中足踝假肢都是无动力型，无法实现假肢脚部的背屈和跖屈运动，电动控制的下肢假肢无法满足截肢者的正常行走需求的问题；其解决的技术方案是包括阳四棱锥接头，支撑杆件，足踝部组件，底板，柔性支撑组件以及踝关节控制组件；所述足踝部组件，连接在底板两边后侧，其包括球头杆，球铰及其支撑杆件；本发明的智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法是实时采集数据，实时传输数据，实时整合数据，实时控制假肢做出相应动作的，同时肌电传感器采集肌电信号用于运动意图的识别，增加假肢运动的准确度，本发明的控制方法更能满足人体行走的各种情况。

技术领域

本发明涉及人体假肢技术领域，具体地，涉及一种智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法。

背景技术

根据第二次全国残疾人抽样调查，我国有肢体残疾人2412万，占残疾人总数的29.07％，其中下肢截肢者158万人，约占截肢者总数的70％，并且，小腿以下截肢者数量逐年增加。

足踝脚部假肢是小腿以下截肢者的重要辅助工具，他可以在一定程度上弥补截肢者的肢体缺陷。目前市场主流的足踝假肢通常都是无动力型，其在人行走过程中无法实现假肢脚部的背屈和跖屈运动，腿部运动与正常人来说有差以，难以实现高度对称性，并且产生大量的扭矩和力；市面上也存在一些电动控制的下肢假肢，控制方式大多是先建立不同场景下的步态模型然后导入假肢的控制系统，假肢监测行走时外部的环境，然后执行与之对应的步态控制，此控制能在一定程度上满足截肢者的正常行走需求，但是人的行走是无法用固定步态模型来确定的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，有效的解决了现有技术中足踝假肢都是无动力型，无法实现假肢脚部的背屈和跖屈运动，电动控制的下肢假肢无法满足截肢者的正常行走需求的问题。

根据本发明提供的一种智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，所述方案如下：

第一方面，提供的一种智能感知仿生足踝假肢系统，所述系统包括足踝假肢实体，所述足踝假肢实体包括：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：

优选的，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，机构中的弹簧连接底板和后脚掌缓冲板，起到缓冲作用，前脚掌做了前足缓冲片作为缓冲装置，抵消其在行走过程中的作用反力，在步态周期中，背屈运动结束时后脚掌先着地弹簧储能并且前脚掌落地时缓冲片也起到缓冲作用降低落地时的冲击力，减少使用者的不适感觉。

优选的，所述足踝部组件，其包括左右两个球头杆和踝部转轴，球头杆因其自身的结构和功能还能防止运动时出现侧翻等问题，更好的保证协调性，让使用者在行走时变得更平稳。

优选的，所述球头杆上部带有螺纹，与支撑杆件螺纹连接，可以在一定范围内调节足踝假肢实体的整体高度，以适应不同的使用者，同时也解决了健康侧脚鞋子高度的变化而带来的高度变化。

优选的，所述足踝假肢实体控制足踝关节背屈和跖屈运动的主要机构是球铰、滑块、丝杠螺母和丝杠，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。

优选的，所述球铰连接滑块，带动滑块在底板上滑动，从而使踝关节完成背屈和跖屈运动，该结构使穿戴假肢的人站立或行走时更加稳定。

优选的，所述前足缓冲片设计为弧形，因人的脚掌具有一定的韧性，且运动时脚背与脚趾之间存在角度的变化，故弧形前足缓冲片满足假肢弹性的需求，较市面上的一块钢板作为假肢前部更符合人体脚部运动规律。

优选的，所述足踝假肢实体带有声控开关，可以在长时间坐着或者不用腿的时候关闭假肢电动部分，节省电能。

第二方面，提供了一种智能感知仿生足踝假肢系统及控制方法，所述方法包括：