CN105726267A - 辅助扭矩设置方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辅助扭矩设置的方法和设备。其中，所述设备被配置为：基于用户的步行数据计算至少一个指标的评估值，基于评估值设置平稳辅助扭矩，基于步行数据设置与用户的步行运行相应的基本辅助扭矩，并基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

Description

辅助扭矩设置方法和设备

本申请要求于2014年12月26日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0190782号韩国专利申请以及于2015年9月21日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0133395号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用全部合并于此。

技术领域

示例实施例涉及辅助扭矩设置的方法和/或被配置为执行所述方法的设备。

背景技术

随着快速老龄化社会的来临，许多人可能正由于关节问题而经受不便和疼痛。因此，对能够使具有关节问题的老年人或患者行走更轻松的行走辅助设备的兴趣日益增长。此外，用于加强人体的肌肉力量的行走辅助设备可用于军事目的。

通常，行走辅助设备可包括置于用户躯干上的身体框架、结合到身体框架下侧以覆盖用户骨盆的骨盆框架(pelvicframe)、置于用户大腿上的股骨框架(femoralframe)、置于用户小腿上的小腿肚框架(suralframes)和置于用户脚上的足框架(pedialframe)。骨盆框架和股骨框架可通过髋关节部可旋转地连接，股骨框架和小腿肚框架可通过膝关节部可旋转地连接，和/或小腿肚框架和足框架可通过踝关节部可旋转地连接。

发明内容

一些示例实施例涉及辅助扭矩设置设备。

在一些示例实施例中，所述设备可包括：步行数据接收器，被配置为接收用户的步行数据；平稳辅助扭矩设置器，被配置为使用基于步行数据计算的至少一个指标的评估值设置平稳辅助扭矩；基本辅助扭矩设置器，被配置为基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩；最终辅助扭矩设置器，被配置为基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

平稳辅助扭矩设置器可包括：指标评估器，被配置为基于步行数据计算所述至少一个指标的评估值；权重计算器，被配置为基于评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重；平稳辅助扭矩计算器，被配置为通过将权重应用于与所述至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来计算平稳辅助扭矩。

所述至少一个指标可包括以下项中的至少一个：指示用户的两条腿之间的对称度的步行对称性、用户的复步长度、用户的复步宽度、指示地面与用户的脚之间的间距的脚间隙、指示脚向地面下降的速度的着地速度和行走比。

指标评估器可被配置为：基于复步对步行数据进行分类，并基于分类的步行数据计算所述至少一个指标的评估值。

指标评估器可被配置为：将评估值与预定阈值进行比较，并基于所述至少一个指标确定用户的步行是否平稳。

指标评估器可被配置为：估计步行数据中用户的左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的相似度，并将相似度确定为步行对称性的评估值。

指标评估器可被配置为：基于动态时间规整(DTW)估计用户的左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的相似度。

指标评估器可被配置为：通过计算步行数据中左髋关节角范围的平均值与右髋关节角范围的平均值来针对多个复步估计平均复步长度，并将平均复步长度确定为复步长度的评估值。

指标评估器可被配置为：针对多个复步从步行数据提取左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角；将左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角确定为脚间隙的评估值。

权重计算器可被配置为：通过对评估值与阈值之间的差进行归一化来计算权重。

权重计算器可被配置为：将“0”设置为指标评估器确定用户的步行平稳的指标的权重。

平稳辅助扭矩计算器可被配置为：基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩。

平稳辅助扭矩计算器可被配置为：基于步行数据中左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的差设置用于步行对称性的初始平稳辅助扭矩。

平稳辅助扭矩计算器可被配置为：基于步行数据中左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取用户的左腿和右腿相交的相交时间点；将从相交时间点开始的预定时间段的峰值扭矩设置为复步长度的初始平稳辅助扭矩。

平稳辅助扭矩计算器可被配置为：基于步行数据中左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取用户的摆动的腿接近地面的时间点；将从提取的时间点开始的预定时间段的峰值扭矩设置为脚间隙的初始平稳辅助扭矩。

所述辅助扭矩设置设备还可包括：步行运动识别器，被配置为基于步行数据识别用户的步行运动；其中，基本辅助扭矩设置器可被配置为：响应于步行运动识别器识别到用户没有执行步行运动，将基本辅助扭矩设置为“0”。

基本辅助扭矩设置器可被配置为：通过将步行数据应用于自适应振荡器(AO)来估计用户的步行运动的周期性；将与估计的周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

基本辅助扭矩设置器可被配置为：将用户的步行运动建模为处于多个状态中；通过将步行数据应用于有限状态机(FSM)来识别建模的步行状态中与用户的步行运动相应的步行状态；将基于识别的步行状态获得的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

最终辅助扭矩设置器可被配置为：通过将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。

最终辅助扭矩设置器可被配置为：将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩之间的具有较大绝对值的值设置为最终辅助扭矩。

其它示例实施例涉及辅助扭矩设置设备。

在一些示例实施例中，所述辅助扭矩设置设备可包括：指标评估器，被配置为基于用户的步行数据计算指示用户的步行稳定性的至少一个指标的评估值；权重计算器，被配置为基于评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重；辅助扭矩设置器，被配置为通过将权重应用于与所述至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。

平稳辅助扭矩设置器可被配置为：基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩。

所述辅助扭矩设置设备还可包括：基本辅助扭矩设置器，被配置为基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩，其中，基本辅助扭矩设置器可被配置为基于基本辅助扭矩和平稳辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

其它示例实施例涉及行走辅助设备。

在一些示例实施例中，所述行走辅助设备可包括：步行数据接收器，被配置为接收用户的步行数据；平稳辅助扭矩设置器，被配置为基于步行数据计算至少一个指标的评估值，基于评估值设置平稳辅助扭矩；基本辅助扭矩设置器，被配置为基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩；最终辅助扭矩设置器，被配置为基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩；驱动控制器，被配置为基于最终辅助扭矩控制行走辅助设备的驱动。

其它示例实施例涉及辅助扭矩设置方法。

在一些示例实施例中，所述辅助扭矩设置方法可包括：接收用户的步行数据；基于步行数据计算至少一个指标的评估值并基于评估值设置平稳辅助扭矩；基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩；基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

其它示例实施例涉及辅助扭矩设置方法。

在一些示例实施例中，所述辅助扭矩设置方法可包括：基于用户的步行数据计算指示用户的步行稳定性的至少一个指标的评估值；基于评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重；通过将权重应用于与所述至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。

其它示例实施例涉及行走辅助方法。

在一些示例实施例中，所述行走辅助方法可包括：接收用户的步行数据；基于步行数据计算至少一个指标的评估值并基于评估值设置平稳辅助扭矩；基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩；基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩；基于最终辅助扭矩控制行走辅助设备的驱动。

其它示例实施例涉及行走辅助设备。

在一些示例实施例中，所述行走辅助设备包括：辅助装置，被配置为穿戴在用户的腿上；驱动器，被配置为输出最终辅助扭矩以驱动辅助设备；以及控制器。

在一些示例实施例中，控制器可被配置为通过如下操作确定最终辅助扭矩：基于用户的步行运动确定基本辅助扭矩；基于评估值确定平稳辅助扭矩；基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩中的一个或多个确定最终辅助扭矩。

在一些示例实施例中，基本辅助扭矩不是评估值的函数(function)。

在一些示例实施例中，所述行走辅助设备还可包括：一个或多个传感器，被配置为检测与用户的步行运动关联的信息。

在一些示例实施例中，步行运动是用户的一条腿的步和用户的双腿的复步中的一个。

在一些示例实施例中，所述信息包括关于用户的髋关节角、用户的髋关节的移动方向中的一个或多个的信息。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：通过确定用户的右腿的步行运动与用户的左腿的步行运动之间的对称性、包括在步行运动中的复步的长度、复步的宽度、用户的脚与地面之间的间隙、用户的脚接触地面的速度和一时间段中步行运动的复步数中的一个或多个来评估步行运动以产生评估值；基于评估值是否小于或等于与其关联的阈值来确定步行运动是否平稳。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：如果控制器确定步行运动平稳，则将基本辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：基于与对称性关联的初始辅助扭矩校正用户的双腿的轨迹之间的差；基于复步的长度设置向用户的每条腿提供初始辅助扭矩的时间段，并基于间隙最小的时间设置与初始辅助扭矩关联的峰值扭矩。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：基于每个评估值与和其关联的阈值中的各个阈值之间的差确定赋予给评估值的权重。

在一些示例实施例中，赋予给每个评估值的权重随评估值与多个阈值中的各个阈值之间的差的增大而增大。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：通过将权重应用于与每个评估值关联的初始辅助扭矩来确定平稳辅助扭矩。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：通过将步行运动应用于自适应振荡器和有限状态机之一来确定基本辅助扭矩。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：使用自适应振荡器通过估计步行运动的模式来确定基本辅助扭矩。

在一些示例实施例中，控制器被配置为：使用有限状态机通过确定与有限状态机关联的多个步行状态中的哪个步行状态与步行运动相应来确定基本辅助扭矩。

示例实施例的另外的方面将在以下描述中部分地阐述，部分将通过该描述而明显，或者可通过本公开的实施而了解。

附图说明

从以下结合附图对示例实施例进行的描述，这些和/或其它方面将变得明显和更容易理解，其中：

图1A和图1B示出根据示例实施例的行走辅助设备的示例；

图2示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备的示例；

图3示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备的另一示例；

图4示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备的另一示例；

图5示出根据示例实施例的设置最终辅助扭矩的示例；

图6示出根据示例实施例的设置基本辅助扭矩的示例；

图7A和图7B示出根据示例实施例的计算步行对称性的评估值的示例；

图8A和图8B示出根据示例实施例的设置步行对称性的初始平稳辅助扭矩的示例；

图9示出根据示例实施例的设置复步长度的初始平稳辅助扭矩的示例；

图10示出根据示例实施例的设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩的示例；

图11示出根据示例实施例的设置辅助扭矩的示例；

图12示出根据示例实施例的用于提供辅助扭矩的界面的示例；

图13示出根据示例实施例的行走辅助设备的另一示例；

图14示出根据示例实施例的辅助扭矩设置方法的示例；

图15示出根据示例实施例的辅助扭矩设置方法的另一示例；

图16示出根据示例实施例的行走辅助方法的示例。

图17示出根据一些示例实施例的控制器。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述一些示例实施例。

然而，应理解，不意在将本公开限制到所公开的具体示例实施例。相反地，示例实施例将涵盖落入示例实施例的范围内的所有修改、等同物和替代。贯穿附图的描述，相同的标号表示相同的元件。

将理解，虽然术语“第一”、“第二”等可在此用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可被命名为第二元件，类似地，第二元件可被命名为第一元件。如在此使用的，术语“和/或”包括关联列出项中的一个或更多个的任何和所有组合。

将理解，当元件被称为“连接”或“结合”到另一元件时，其可直接连接或结合到该另一元件或者可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。应以类似方式解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

在此使用的术语仅为了描述具体示例实施例的目的，不意在限制本发明。如在此使用的，除非上下文另外明确地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。还将理解，当在此说明书中使用时，术语“包括”和/或“具有”指定存在所叙述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非在此明确地如此定义，否则诸如在通用字典中定义的术语应被解释为具有与在相关领域的上下文中的含义一致的含义，不将被解释为理想化或过于形式化的意义。

关于为附图中的元件分配的参考标号，应该注意的是：在任何可能的情况下，即使元件在不同的附图中被示出，也将通过相同的参考标号来指示相同的元件。此外，在实施例的描述中，当公知的相关结构或功能的详细描述被视为将导致本公开的解释模糊不清时，将省略公知的相关结构或功能的详细描述。

还应注意，在一些替代实施方式中，所述的功能/动作可不按附图中所述的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可被基本上同时执行或者有时可按相反的顺序被执行。

现在将参照附图更全面地描述各种示例实施例，在附图中示出一些示例实施例。在附图中，为了清楚起见，夸大层和区域的厚度。

图1A和图1B示出根据示例实施例的行走辅助设备的示例。

参照图1A和图1B，行走辅助设备100可安装在用户上以辅助用户的步行。行走辅助设备100包括：驱动部110、传感器部120、惯性测量单元(IMU)传感器130和控制器140。

虽然图1A和图1B示出髋型行走辅助设备，但是行走辅助设备的类型不限于此。行走辅助设备可适用于诸如支撑整个下肢的行走辅助设备、支撑部分下肢的行走辅助设备等。支撑部分下肢的行走辅助设备可适用于诸如提供一直到膝盖的支撑的行走辅助设备和提供一直到脚踝的支撑的行走辅助设备。

驱动部110可置于用户的左髋部和右髋部中的每个，以驱动用户的两个髋关节。

传感器部120可置于左髋部和右髋部中的每个，并在用户行走时测量用户的髋关节角信息。由传感器部120感测的髋关节角信息可包括每个髋关节的角、两个髋关节的角之间的差和每个髋关节的运动方向。在示例中，传感器部120可设置在驱动部110的内部。

在另一示例中，传感器部120可包括电位计。电位计可基于用户的步行运动感测R轴和L轴关节角速度的变化以及R轴和L轴关节角的变化中的至少一个。

IMU传感器130可在用户行走时测量加速度信息和姿势信息。例如，IMU传感器130可基于用户的步行运动感测X轴、Y轴和Z轴角速度的变化以及X轴、Y轴和Z轴加速度的变化中的至少一个。行走辅助设备100可基于由IMU传感器130测量的加速度信息检测用户的脚的着地时间点。当被配置为检测脚的着地时间点的传感器(例如，压力传感器和力传感器)包括在传感部120中时，行走辅助设备100可使用传感器检测用户的脚的着地点。

此外，行走辅助设备100可包括被配置为基于步行运动以及传感器部120和IMU传感器130感测用户的运动量或生物信号的变化的任何传感器(例如，心电图(ECG)传感器)。

控制器140可控制驱动部110以输出用于辅助用户的步行的辅助力，例如，辅助扭矩。作为示例，当行走辅助设备与髋型行走辅助设备相应时，驱动部110可包括两个驱动部。控制器140可将控制信号输出到驱动部110，以使驱动部110输出与驱动部110相应的辅助扭矩。驱动部110可基于从控制器140输出的控制信号输出辅助扭矩。在此示例中，可通过外部源或通过控制器140设置辅助扭矩。

图2示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备。

参照图2，在一些示例实施例中，辅助扭矩设置设备200可以是物理上独立于行走辅助设备100的单独的设备。在其它示例实施例中，辅助扭矩设置设备200可被实施为行走辅助设备100中的逻辑模型。

步行的基本单位可以是，例如，步(step)或复步(stride)。可基于单足跟着地划分步。例如，足跟着地可指示脚的脚底/鞋底(sole)触地的状态。此外，可基于两个步定义复步。

辅助扭矩设置设备200可包括步行数据接收器210、平稳辅助扭矩设置器220、基本辅助扭矩设置器230和最终辅助扭矩设置器240。

例如，在一些示例实施例中，如以下参照图17所讨论的，控制器140可包括处理器，其中，当运行存储在存储器中的指令时，配置处理器来执行步行数据接收器210、平稳辅助扭矩设置器220、基本辅助扭矩设置器230和最终辅助扭矩设置器240的功能。

步行数据接收器210可从用户接收通过基于步行运动感测用户的运动量的改变而获得的步行数据。步行数据接收器210可从用于测量用户的步行运动的外部设备或传感器(例如，传感器部120)接收步行数据。作为示例，步行数据接收器210可从电位计接收与用户的两个髋关节关联的信息，例如，R轴和L轴关节角以及R轴和L轴关节角速度。作为另一示例，步行数据接收器210可从IMU传感器接收与两个髋关节的移动方向关联的信息，例如，X轴、Y轴和Z轴加速度以及X轴、Y轴和Z轴角速度。在示例中，步行数据接收器210可从与IMU传感器、电位计和EMG传感器一样的能够基于步行运动感测用户的运动量的改变的任何传感器接收步行数据。例如，步行数据接收器210可从EMG传感器接收指示在用户行走时用户的EMG的改变的EMG数据。此外，在用户的步行期间，步行数据接收器210可分别从压力传感器和力传感器接收压力数据和力。

此外，步行数据接收器210可通过通信接口从包括用于测量用户的步行运动的传感器的外部设备接收用户的步行数据。通信接口可包括诸如无线互联网接口(例如，无线局域网(WLAN)、无线保真(WiFi)直连、数字生活网络联盟(DLNA)、无线宽带(WiBro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA)等)和局域通信接口(例如，蓝牙^TM、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、ZigBee、近场通信(NFC)等)。此外，通信接口可指示用于与外部设备通信的任何接口，例如，有线接口。

平稳辅助扭矩设置器220可使用基于步行数据的至少一个指标的评估值来设置平稳辅助扭矩。平稳辅助扭矩设置器220可包括指标评估器、权重计算器和平稳辅助扭矩计算器。

指标评估器可基于用户的步行数据计算指示用户的步行平稳性的至少一个指标的评估值。在此示例中，至少一个指标可包括步行对称性、用户的复步长度、复步宽度、脚间隙、着地速度和行走比(walkratio)中的至少一个。

在一个示例中，指标评估器可基于复步对步行数据进行分类，并基于分类的结果计算至少一个指标的评估值。作为示例，指标评估器可通过使用从IMU传感器获取的Z轴加速度来基于复步对步行数据进行分类。作为另一示例，指标评估器可从置于用户的脚下的压力传感器或力传感器接收与用户的脚接触地面的时间相应的感测值，并使用接收的感测值来基于复步对步行数据进行分类。然而，本公开不限于此。指标评估器可使用基于步来分类的步行数据和基于作为基准的另一单位来分类的步行数据。

步行对称性可指示用户的两条腿之间的对称度。在用户行走时每条腿可摆动或站立。当施加于用户的肌肉的负荷失衡时，一条腿会变弱，从而不能保持左腿与右腿之间的平衡。为了保持两条腿之间的平衡，指标评估器可将步行对称性包括在指标中。

复步长度(例如，步幅)可指示用户的步行运动中单个复步的水平长度。复步长度可指示，例如，第一位置与第二位置之间的长度，其中，第一腿首先站立在第一位置，然后第二腿摆动并站立在另一位置，接着第一腿摆动并站立在继第一位置之后的第二位置。当用户的肌肉力量减小时，复步长度也可减小。因此，用户在步行期间可能不充分地使用用户身体中的动态能量，从而引起肌肉上的负担。由此，肌肉力量的减少可加重。为了避免上述情况，指标评估器可将复步长度包括在指标中。

复步宽度可指示在用户的步行运动中单个复步的水平宽度。当肌肉力量减小时，用户可增加两条腿之间的宽度以保持它们之间的平衡。在此示例中，相对大的负荷量可被施加到髋关节的外展和外展肌，从而身体的水平平衡可被保持。当外展和外展肌不能承受此负荷时，用户可能跌倒。为了避免这样，指标评估器可将复步宽度包括在指标中。

脚间隙可指示用户的脚与地面之间的间距。在此示例中，间距可以是，例如，在单个复步中脚与地面之间的最大长度以及脚尖与地面之间的最大长度。在正常状态下，用户可充分地弯曲在步行期间摆动的腿的脚踝。当脚踝的肌肉力量减小时，用户在步行期间可不充分地弯曲脚踝，从而摆动的腿的脚可降低。因此，用户的脚尖可碰触地面上的障碍物然后跌倒。为了避免这样，指标评估器可将脚间隙包括在指标中。

着地速度可指示脚到达地面的速度。在正常状态下，用户可在着地时间点减小摆动的腿的速度，从而增大腿与地面的接触力并且腿吸收与地面的冲击力。当肌肉力减少时，用户可不充分地减小速度，从而可能跌倒。为了避免这样，指标评估器可将着地速度包括在指标中。

此外，行走比可被定义为复步长度与步调(cadence)的比率。在此示例中，步调可指示每预定参考时间的复步的数量。行走比可被用作指示用户的步行的效率的参考。

指标评估器可预先基于每个指标设置阈值，以确定用户的步行是否平稳。指标评估器可针对每个指标比较评估值与阈值，并基于每个指标确定用户的步行是否平稳。

在示例中，指标评估器可估计步行数据中左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的相似度，并将估计的相似度确定为步行对称性的评价值。在此示例中，按照单个步，左髋关节角的轨迹可与右髋关节角的轨迹不同。

指标评估器可使用等式1确定步行对称性的评估值。

[等式1]

I_sym(n)＝DTW(θ_l(n)，θ_r(n))≤T_sym

在等式1中，I_sym(n)表示在第n个复步中步行对称性的评估值，DTW表示动态时间规整(DTW)方法，θ_l(n)表示在第n个复步中左髋关节角的轨迹，θ_r(n)表示在第n个复步中右髋关节角的轨迹，T_sym表示与步行对称性对应的阈值。

由于左腿和右腿交替摆动，因此，测量θ_l(n)和θ_r(n)期间的时间差与一步所需的时间相应。

指标评估器可基于DTW方案估计第n个左复步中左髋关节角的轨迹与第n个右复步中右髋关节角的轨迹之间的相似度。指标评估器可将估计的相似度确定为第n个复步中步行对称性的评估值。当评估值I_sym(n)小于或等于阈值T_sym(n)时，指标评估器可基于第n个复步中的步行对称性确定用户的步行平稳。此外，当评估值I_sym(n)大于阈值T_sym(n)时，指标评估器可基于第n个复步中的步行对称性确定用户的步行不平稳。

在示例中，指标评估器可基于左髋关节角范围和右髋关节角范围估计平均复步长度，并将平均复步长度确定为复步长度的评估值。在此示例中，为了增加准确性，指标评估器可计算多个复步期间左髋关节角范围的平均值和右髋关节角范围的平均值，并将计算的结果估计为平均复步长度。在另一示例中，指标评估器可从置于用户的脚下的压力传感器或力传感器接收感测值，并基于接收的感测值估计平均复步长度。在此示例中，当脚开始接触地面时，可通过压力传感器或力传感器获得感测值。

指标评估器可基于等式2确定复步长度的评估值。

[等式2]

I_{str_l(r)}(m)＝Average(R_l(r)(n))≥T_{str_l(r)}

在等式2中，I_{str_l(r)}(m)表示左(或右)腿的复步长度的第m个评估值，R_l(r)(n)表示n个复步的左(或右)髋关节角范围，T_{str_l(r)}表示与左(或右)腿的复步长度相应的阈值。

例如，当n是100时，指标评估器可计算在100个复步中左髋关节角范围和右髋关节角范围的平均值。在此示例中，指标评估器可将左髋关节角的从最小值到最大值的范围估计为左髋关节角范围，将右髋关节角的从最小值到最大值的范围估计为右髋关节角范围。

当评估值I_{str_l(r)}(m)大于或等于阈值T_{str_l(r)}时，指标评估器可基于复步长度确定用户的步行平稳。此外，当评估值I_{str_l(r)}(m)小于阈值T_{str_l(r)}时，指标评估器可基于复步长度确定用户的步行不平稳。

在示例中，指标评估器可从步行数据提取左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角，并将左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角确定为脚间隙的评估值。在正常状态下，用户在步行期间可使用脚踝的肌肉抬起摆动的腿的脚尖。当脚踝的肌肉强度减小时，用户可使用髋关节肌肉抬起整个摆动的腿，从而与正常状态相比，可将脚尖抬起到较低的高度。由于左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角指示脚踝肌肉是否处于正常状态，因此，指标评估器可将左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角确定为脚间隙的评估值。

指标评估器可基于等式3确定脚间隙的评估值。

[等式3]

I_{clr_l(r)}(m)＝max(M_l(r)(n))≥T_{clr_l(r)}

在等式3中，I_{clr_l(r)}(m)表示左(右)腿的脚间隙的第m个评估值，M_l(r)(n)表示在n个复步中左(右)腿的弯曲角，max(M_l(r)(n)表示左(右)腿的弯曲角的最大弯曲角，T_{clr_l(r)}表示与左(右)腿的脚间隙相应的阈值。

例如，当n是100时，指标评估器可提取100个复步中的左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角。

当评估值I_{clr_l(r)}(m)大于或等于阈值T_{clr_l(r)}时，指标评估器可基于脚间隙确定用户的步行平稳。另外，当评估值I_{clr_l(r)}(m)小于阈值T_{clr_l(r)}时，指标评估器可基于脚间隙确定用户的步行不平稳。

权重计算器可基于至少一个指标的评估值与和所述至少一个指标对应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重。权重计算器可通过对至少一个指标的评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差进行归一化来计算所述至少一个指标的权重，如以下等式4所示。

[等式4]

$w_{i\_l\left(r\right)}\left(k\right)=\frac{|I_{i\_l\left(r\right)}\left(k\right)-T_{i\_l\left(r\right)}\left(k\right)|}{V_{i\_l\left(r\right)}}$

在等式4中，w_{i_l(r)}(k)表示左(右)腿的指标i的第k个权重，I_{i_l(r)}(k)表示左(右)腿的指标i的第k个评估值，T_{i_l(r)}(k)表示左(右)腿的指标i的第k个阈值，V_{i_l(r)}表示左(右)腿的指标i的归一化值。基于等式4，权重可根据指标的评估值与阈值之间的差的增大而增大。在示例中，权重计算器可将“0”设置为指标评估器确定用户的步行是平稳的指标的权重。

平稳辅助扭矩计算器可通过将权重应用于与至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来计算平稳辅助扭矩。平稳辅助扭矩可指示，例如，从行走辅助设备提供以使用户平稳地执行步行的力。初始平稳辅助扭矩可指示与至少一个指标中的每个相应的平稳辅助扭矩的初始值。可预先设置初始平稳辅助扭矩，或通过平稳辅助扭矩计算器基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩。

在示例中，平稳辅助扭矩计算器可基于步行数据中左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的差设置针对步行对称性的初始平稳辅助扭矩。平稳辅助扭矩计算器可基于等式5至等式7设置针对步行对称性的初始平稳辅助扭矩。

左腿复步开始的时间与右腿复步开始的时间之间的差可与一步所需的时间相应。可基于时间差计算左髋关节角与右髋关节角之间的差。

在示例中，可使用变量p来应用时间差。变量p可以是通过对复步轨迹进行归一化获得的变量。例如，变量p可指示整个复步轨迹的位置，其中，复步的起点是0，复步的终点是1。

通过基于变量p对执行复步的时间进行归一化而获得的时间可被定义为，例如，归一化复步时间(NST)。

在相同的NST中，可基于如下所示的等式5计算左髋关节角与右髋关节角之间的差。

[等式5]

Δθ(p)＝θ_r(p)-θ_l(p)

在等式5中，θ_r(p),θ_l(p)分别表示在pNST测量的左髋关节角和右髋关节角。

可基于如下所示的等式6和等式7计算用于改善非对称性的辅助扭矩。

[等式6]

$p_{r\left(l\right)}=\frac{t-t_{s\_r\left(l\right)}}{t_d}$

在等式6中，t_{s_r(l)}表示右腿(左腿)复步开始的时间，t_d表示在执行一个复步期间的时间。p_r(l)表示针对在t_{s_r(l)}之后的时间点t的右腿(左腿)复步轨迹的NST。

[等式7]

τ_{pri_sym_l}(t)＝K_{sym_l}Δθ(p_l)

τ_{pri_sym_r}(t)＝-K_{sym_r}Δθ(p_r)

K_{sym_l(r)}：针对对称性辅助的增益

在等式7中，τ_{pri_sym_l}(t)表示基于时间点t向左腿提供的步行对称性的初始平稳辅助扭矩，τ_{pri_sym_r}(t)表示基于时间点t向右腿提供的步行对称性的初始平稳辅助扭矩，K_{sym_l}表示向左腿提供的步行对称性的初始平稳辅助扭矩的增益，K_{sym_r}表示向右腿提供的步行对称性的初始平稳辅助扭矩的增益。基于等式7，可确定在t_{s_r(l)}之后的辅助扭矩。

在示例中，当一个复步结束时，可更新随后的复步开始的时间点和Δθ(p)并可重复地计算针对步行对称性的平稳辅助扭矩。

此外，可预先设置增益K_{sym_l}和增益K_{sym_r}。基于等式7，当左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的差产生时，平稳辅助扭矩计算器可设置初始平稳辅助扭矩以抵消该差。

在示例中，平稳辅助扭矩计算器可提取用户的左腿与右腿相交的时间点，并将针对从相交的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段的峰值扭矩设置为针对复步长度的初始平稳辅助扭矩。在此示例中，可预先设置期望的(或者可选地，预定的)时间段和峰值扭矩。平稳辅助扭矩计算器可基于如下所示的等式8设置针对复步长度的初始平稳辅助扭矩。

[等式8]

τ_{pri_str_l}(t)＝f_{str_l}(θ_r(t)，θ_l(t)，I_{str_l}(n)，τ_{str_Peak_l}，t_{dur_l})

τ_{pri_str_r}(t)＝f_{str_r}(θ_r(t)，θ_l(t)，I_{str_r}(n)，τ_{str_peak_r}，t_{dur_r})

在等式8中，τ_{pri_str_l}(t)表示基于时间点t向左腿提供的复步长度的初始平稳辅助扭矩，τ_{pri_str_r}(t)表示基于时间点t向右腿提供的复步长度的初始平稳辅助扭矩，θ_l(t)表示与时间点t相应的左髋关节角的轨迹，θ_r(t)表示与时间点t相应的右髋关节角的轨迹，I_{str_l}(n)表示左腿的复步长度的评估值，I_{str_r}(n)表示右腿的复步长度的评估值。此外，τ_{str_peak_l}表示向左腿提供的复步长度的峰值扭矩，τ_{str_peak_r}表示向右腿提供的复步长度的峰值扭矩，t_{dur_l}表示向左腿提供复步长度的初始平稳辅助扭矩的期望的(或者可选地，预定的)时间段，t_{dur_r}表示向右腿提供复步长度的初始平稳辅助扭矩的期望的(或者可选地，预定的)时间段。

基于等式8，平稳辅助扭矩计算器可使用与时间点t相应的左髋关节角的轨迹θ_l(t)和与时间点t相应的右髋关节角的轨迹θ_r(t)提取相交的时间点，并在从相交的时间点开始的时间段t_{dur_l}和t_{dur_r}期间提供峰值扭矩τ_{str_peak_l}和峰值扭矩τ_{str_peak_r}，以使左腿和右腿彼此互相分离。

在示例中，平稳辅助扭矩计算器可提取用户的摆动的腿接近地面的时间点，并使用从提取的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段的峰值扭矩设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩。在此示例中，可预先设置期望的(或者可选地，预定的)时间段和峰值扭矩。平稳辅助扭矩计算器可基于如下所示的等式9设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩。

[等式9]

τ_{pri_clr_l}(t)＝f_{clr_l}(θ_r(t)，θ_l(t)，I_{clr_l}(n)，τ_{clr_peak_l}，t_{dur_l})

τ_{pri_clr_r}(t)＝f_{clr_r}(θ_r(t)，θ_l(t)，I_{clr_l}(n)，τ_{clr_peak_r}，t_{dur_r})

在等式9中，τ_{pri_clr_l}(t)表示基于时间点t向左腿提供的脚间隙的初始平稳辅助扭矩，τ_{pri_clr_r}(t)表示基于时间点t向右腿提供的脚间隙的初始平稳辅助扭矩，θ_l(t)表示与时间点t相应的左髋关节角的轨迹，θ_r(t)表示与时间点t相应的右髋关节角的轨迹，I_{clr_l}(n)表示左腿的脚间隙的评估值，I_{clr_r}(n)表示右腿的脚间隙的评估值。此外，τ_{clr_peak_l}表示向左腿提供的脚间隙的峰值扭矩，τ_{clr_peak_r}表示向右腿提供的脚间隙的峰值扭矩，t_{dur_l}表示向左腿提供脚间隙的初始平稳辅助扭矩的期望的(或者可选地，预定的)时间段，t_{dur_r}表示向右腿提供脚间隙的初始平稳辅助扭矩的期望的(或者可选地，预定的)时间段。基于等式9，平稳辅助扭矩计算器可使用与时间点t相应的左髋关节角的轨迹θ_l(t)和右髋关节角的轨迹θ_r(t)提取用户的摆动的腿接近地面的时间点，并在从提取的时间点开始的时间段t_{dur_l}和t_{dur_r}期间提供峰值扭矩τ_{clr_peak_l}和峰值扭矩τ_{clr_peak_r}，以使左腿和右腿抬起到增大的高度。

平稳辅助扭矩计算器可通过针对至少一个指标中的每个将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置辅助扭矩。在示例中，平稳辅助扭矩计算器可基于如下所示的等式10确定辅助扭矩。

[等式10]

${\mathrm{\τ}}_{stab\_l\left(r\right)}\left(n\right)=\underset{i}{\Σ}{w}_{i\_l\left(r\right)}\left(n\right)\·{\mathrm{\τ}}_{pri\_i\_l\left(r\right)}\left(n\right)$

在等式10中，τ_{stab_l(r)}(n)表示在第n个复步中向左(右)腿提供的辅助扭矩，w_{i_l(r)}(n)表示左(右)腿的指标i的第n个权重，τ_{pri_i_l(r)}(n)表示向左(右)腿提供的指标i的初始平稳辅助扭矩。

在示例中，平稳辅助扭矩计算器可以以单个复步的间隔设置辅助扭矩。在此示例中，计算评估值和权重的间隔可针对每个指标而不同。例如，平稳辅助扭矩计算器可以以单个复步为间隔计算步行对称性的评估值和权重，以100个复步为间隔计算复步长度的评估值和权重以及脚间隙的评估值和权重。在此示例中，平稳辅助扭矩计算器可针对每个单个复步计算步行对称性的评估值和权重，并使用计算的结果来以单个复步的间隔设置辅助扭矩。此外，平稳辅助扭矩计算器可基于预先计算的复步长度和脚间隙的评估值和权重以单个复步的间隔设置辅助扭矩。

基本辅助扭矩设置器230可基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。基本辅助扭矩可以是，例如，基本由辅助扭矩设置设备200在不考虑所述至少一个指标的评估值的情况下设置以辅助用户的步行的辅助扭矩。基本辅助扭矩设置器230可基于基于自适应振荡器(AO)的基本辅助扭矩设置方案或基于有限状态机(FSM)的基本辅助扭矩设置方案设置基本辅助扭矩。在此示例中，可由外部源通过通信接口或由基本辅助扭矩设置器230通过对用户的肌肉力量或步行模式的分析来确定基本辅助扭矩设置器230应用基于AO的基本辅助扭矩设置方案还是应用基于FSM的基本辅助扭矩设置方案。

在基于AO的基本辅助扭矩设置方案中，基本辅助扭矩设置器230可将步行数据应用于AO并估计周期性(例如，用户的步行运动的频率模式和相位模式)，从而将与周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。在此示例中，可预先设置与每个周期性相应的辅助扭矩。作为示例，基于基于AO的基本辅助扭矩设置方案设置的基本辅助扭矩可由以正常步行者的步行速度执行步行的用户或者规则地执行步行的用户恰当地使用。

在基于FSM的基本辅助扭矩设置方案中，基本辅助扭矩设置器230可预先对多个步行状态进行建模，并从建模的步行状态中识别与用户的步行运动相应的步行状态。此外，基本辅助扭矩设置器230可将基于识别的步行状态提供的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。在此示例中，可预先设置与每个步行状态相应的辅助扭矩。作为示例，基于基于FSM的基本辅助扭矩设置方案设置的基本辅助扭矩可由不能以典型步行者的步行速度执行步行的用户或不规则地执行步行的用户恰当地使用。

例如，基本辅助扭矩设置器230可使用FSM来辅助用户平稳地行走。随着用户在行走周期中通过不同的步行状态移动，基本辅助扭矩设置器230可改变向用户提供的扭矩量。例如，当用户在平面、坡面或阶梯面增大行走的步伐时，基本辅助扭矩设置器230可命令行走辅助设备100增大扭矩。同样地，当用户在平面、坡面或阶梯面减小行走的步伐时，基本辅助扭矩设置器230可命令行走辅助设备100增大应用于用户的腿的阻尼扭矩。

在一些示例实施例中，控制器140被配置为计算用户期望的运动，并基于期望的运动计算应用于他的关节的基本辅助扭矩。

由于自然行走运动可包括在沿一个方向移动“左臂和右腿”时沿另一方向移动“右臂和左腿”，因此，在一些示例实施例中，传感器部120可包括当左臂和右臂中的一个或多个在经过用户身体的前方或后方的最高点之后正向后移动或向前移动时进行检测的一个或多个传感器，并可产生允许控制器140确定用户手臂的移动方向的信号。例如，如果检测的信号的序列包括由位于用户前面的第一传感器然后由位于用户后面的第二传感器进行的检测，则控制器140可确定用户的相关手臂正向后移动，并因此估计用户的另一手臂正向前移动。相反地，如果检测的信号的序列包括由第二传感器然后由第一传感器进行的检测，则控制器140可确定用户的相关手臂正向前移动，并因此估计用户的另一手臂正向后移动。

控制器140可控制向用户的每条腿提供的基本辅助扭矩，从而如果控制器140确定用户的左臂正向前移动并且右臂正向后移动，则提供基本辅助扭矩以向前移动用户的右腿同时支撑左腿。同样地，如果控制器140确定用户的左臂正向后移动并且右臂正向前移动，则可提供基本辅助扭矩以向前移动用户的左腿同时支撑右腿。

在其它示例实施例中，控制器140被配置为基于包括地面的不平坦和形状的地面信息确定基本辅助扭矩的量。例如，传感器部120可包括通过转换发送到它的可见光线或红外线来采集与地面相关的图像数据的图像捕获单元，例如，相机。此外，传感器部120可包括诸如将红外线辐射到地面，可接收从地面反射的红外线，然后可基于接收的红外线检测地面的形状或位置的3D深度传感器。

传感器部110可将图像数据发送到控制器140。控制器140可生成地面信息，使得地面信息表示地面的地图。此外，控制器140可基于其中包括的数据将地面信息进行分类。例如，控制器140可将地面分类为向上的阶梯、向下的阶梯、上坡、下坡或平地。控制器140可基于地面的分类调整向用户提供的基本辅助扭矩的量。辅助扭矩设置设备200还可包括被配置为基于步行数据识别用户的步行运动的步行运动识别器。

步行运动识别器可基于步行数据确定用户是否执行步行运动。当步行运动识别器确定用户执行步行运动时，基本辅助扭矩设置器230可基于步行数据设置基本辅助扭矩。当步行运动识别器确定用户没有执行步行运动时，基本辅助扭矩设置器230可将基本辅助扭矩设置为“0”。

最终辅助扭矩设置器240可基于基本辅助扭矩和平稳辅助扭矩设置最终辅助扭矩。在示例中，最终辅助扭矩设置器240可通过将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩相加来设置最终辅助扭矩。此外，最终辅助扭矩设置器240可将基础辅助扭矩的绝对值和平稳辅助扭矩的绝对值的较大者设置为最终辅助扭矩。在另一示例中，最终辅助扭矩设置器240可将平稳辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。然而，本公开不限于此。最终辅助扭矩设置器240还可通过基于各种方法将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。

在示例中，最终辅助扭矩设置器240可使用通信接口将与平稳辅助扭矩关联的信息、与基本辅助扭矩关联的信息以及与最终辅助扭矩关联的信息发送到外部设备，例如，服务器和行走辅助设备100。

此外，最终辅助扭矩设置器240可控制行走辅助设备100输出平稳辅助扭矩或最终辅助扭矩。因此，由最终辅助扭矩设置器240控制的行走辅助设备100可基于平稳辅助扭矩或最终辅助扭矩辅助用户以平稳地执行步行，从而保护用户不会意外跌倒。

图3示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备。

参照图3，辅助扭矩设置设备300包括：指标评估器310、权重计算器320和辅助扭矩设置器330。

指标评估器310可基于用户的步行数据计算指示用户的步行平稳度的至少一个指标的评估值。在此示例中，所述至少一个指标可包括步行对称性、复步长度、复步宽度、脚间隙、着地速度和行走比中的至少一个。

指标评估器310可基于复步将步行数据进行分类，并基于分类的步行数据计算至少一个指标的评估值。在此示例中，指标评估器310可基于等式1计算步行对称性的评估值，基于等式2计算复步长度的评估值，基于等式3计算脚间隙的评估值。此外，指标评估器310可针对每个指标将评估值与阈值进行比较，并基于作为参考的相应指标确定用户的步行是否平稳。

权重计算器320可基于所述至少一个指标的评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重。在此示例中，如等式4所示，权重计算器320可通过对至少一个指标的评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差进行归一化来计算所述至少一个指标的权重。

辅助扭矩设置器330可通过将权重应用于与至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。

辅助扭矩设置器330可基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。作为示例，辅助扭矩设置器330可基于等式7设置步行对称性的初始平稳辅助扭矩，基于等式8设置复步长度的初始平稳辅助扭矩，基于等式9设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩。

此外，辅助扭矩设置器330可通过针对至少一个指标中的每个指标将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。作为示例，辅助扭矩设置器330可基于等式10确定平稳辅助扭矩。

此外，辅助扭矩设置设备300可包括被配置为基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩的基本辅助扭矩设置器。

基本辅助扭矩设置器可基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。基本辅助扭矩设置器可基于诸如基于AO的基本辅助扭矩设置方案和基于FSM的基本辅助扭矩设置方案来设置基本辅助扭矩。在示例中，可由外部源通过通信接口或由基本辅助扭矩设置器通过分析用户的肌肉力量或步行模式来确定基本辅助扭矩设置器应用基于AO的基本辅助扭矩设置方案还是应用基于FSM的基本辅助扭矩设置方案。

在基于AO的基本辅助扭矩设置方案中，基本辅助扭矩设置器可通过将步行数据应用于AO来估计用户的步行运动的周期性，并将与周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

在基于FSM的基本辅助扭矩设置方案中，基本辅助扭矩设置器可预先对多个步行状态进行建模，并从建模的步行状态中识别与用户的步行运动相应的步行状态。此外，基本辅助扭矩设置器可将基于识别的步行状态提供的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

辅助扭矩设置器330可基于基本辅助扭矩和平稳辅助扭矩设置最终辅助扭矩。在示例中，辅助扭矩设置器330可通过将平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置器330可将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩之间的具有较大绝对值的值的设置为最终辅助扭矩。在另一示例中，辅助扭矩设置器330可将平稳辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。然而，本公开不限于此。最终辅助扭矩设置器240还可通过基于各种方法将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。

图4示出根据示例实施例的辅助扭矩设置设备。

参照图4，辅助扭矩设置设备400包括：步行数据提取器410、运动估计器420、选择器430、基本辅助扭矩设置单元440、平稳辅助扭矩设置器450和最终辅助扭矩设置器460。

步行数据提取器410包括髋关节估计器411和方向估计器412。髋关节估计器410可估计与两个髋关节角、两个髋关节速度和两个髋关节角速度关联的信息。作为示例，髋关节估计器411可从电位计接收两个轴的关节角数据和两个轴的角速度数据。作为另一示例，髋关节估计器411可从电机编码器(motorencoder)接收与髋关节角、两个髋关节速度和两个髋关节角速度关联的信息。髋关节估计器411可基于从电位计或电机编码器接收的信息估计与髋关节关联的信息。

方向估计器412可估计关于髋关节的移动方向的信息。例如，方向估计器412可基于用户的步行运动从IMU传感器接收X轴、Y轴和Z轴加速度数据以及X轴、Y轴和Z轴角速度数据。方向估计器412可基于从IMU传感器接收的数据估计髋关节的移动方向。

运动估计器420包括：运动再现器421、运动识别器422和任务识别器423。

运动再现器421可基于由步行数据提取器410获取的步行数据估计用户的姿势。例如，运动再现器421可基于由髋关节估计器411获取的与髋关节关联的信息估计膝盖的姿势和角度。

运动识别器422可基于由步行数据提取器410获取的步行数据估计用户的姿势，例如，站姿、坐姿和行走姿势。

任务识别器423可基于由步行数据提取器410获取的步行数据估计用户的步行任务，例如，步行环境。例如，任务识别器423可识别水平行走任务、上升步行任务、下降步行任务、上台阶步行任务和下台阶步行任务。然而，步行任务的类型不限于此。任务识别器423可不仅识别上述步行任务而且识别各种步行任务。

选择器430可选择设置基本辅助扭矩的方案。例如，选择器430可选择基于AO的基本辅助扭矩设置方案或基于FSM的基本辅助扭矩设置方案。在此示例中，选择器430通过通信接口接收由外部源选择的基本辅助扭矩设置方案，或者可通过分析用户的肌肉力量或步行模式来选择基本辅助扭矩设置方案。

基本辅助扭矩设置单元440包括：步行周期估计器441、第一基本辅助扭矩设置器442、步行状态识别器443和第二基本辅助扭矩设置器444。

当选择器430选择基于AO的基本辅助扭矩设置方案时，步行周期估计器441可通过将步行数据应用于AO来估计用户的步行运动的周期性。例如，步行周期估计器441可通过将步行数据应用于AO来从用户的步行提取周期的频率模式或相位模式。第一基本辅助扭矩设置器442可将与步行运动的周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。作为示例，第一基本辅助扭矩设置器442可预先设置多个频率模式和与多个频率模式中的每个相应的辅助扭矩。第一基本辅助扭矩设置器442可从多个频率模式中提取与由步行周期估计器441提取的频率模式相应的频率模式。之后，第一基本辅助扭矩设置器442可从与多个频率模式相应的辅助扭矩中提取与由第一基本辅助扭矩设置器442提取的频率模式相应的辅助扭矩。类似地，第一基本辅助扭矩设置器442可对相位模式执行以上操作。

当选择器430选择基于FSM的基本辅助扭矩设置方法时，步行周期估计器441可从通过将步行数据应用于FSM而建模的多个步行状态中识别与用户的步行运动相应的步行状态。例如，步行状态识别器443可预先对多个步行状态进行建模。作为示例，步行状态识别器443可将步行状态分类为右腿摆动的状态、两条腿互相相交的状态和左腿摆动的状态，然后可对分类的步行状态进行建模。步行状态识别器443可通过将步行数据应用于FSM来识别用户的步行状态。此外，步行状态识别器443可基于在运动再现器421中估计的用户的姿势识别用户的步行状态。步行状态识别器443可从建模的步行状态中提取与识别的步行状态相应的步行状态。

第二基本辅助扭矩设置器444可将与从建模的步行状态中提取的步行状态相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。在此示例中，可预先设置与每个步行状态相应的辅助扭矩。

平稳辅助扭矩设置器450包括：指标评估器451、权重计算器452和平稳辅助扭矩确定器453。

指标评估器451可基于复步对步行数据进行分类，并基于分类的步行数据计算至少一个指标的评估值。在此示例中，指标评估器451可基于等式1计算步行对称性的评估值，基于等式2计算复步长度的评估值，基于等式3计算脚间隙的评估值。此外，指标评估器451可针对每个指标比较评估值与阈值，并基于作为参考的相应指标确定用户的步行是否平稳。

在示例中，当运动识别器422识别到用户没有执行步行时，可不设置平稳辅助扭矩，从而指标评估器451可不计算所述至少一个指标的评估值。

权重计算器452可基于所述至少一个指标的评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重。在此示例中，如等式4所示，权重计算器452可通过对至少一个指标的评估值与和至少一个指标相应的阈值之间的差进行归一化来计算至少一个指标的权重。平稳辅助扭矩确定器453可基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。作为示例，平稳辅助扭矩确定器453可基于等式7设置步行对称性的初始平稳辅助扭矩，基于等式8设置复步长度的初始平稳辅助扭矩，基于等式9设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩。

平稳辅助扭矩确定器453可通过针对至少一个指标中的每个将权重应用于初始平稳辅助扭矩来确定平稳辅助扭矩。作为示例，平稳辅助扭矩确定器453可基于等式10确定平稳辅助扭矩。

最终辅助扭矩设置器460可基于在基本辅助扭矩设置单元440中设置的基本辅助扭矩和在平稳辅助扭矩设置器450中设置的平稳辅助扭矩来设置最终辅助扭矩。最终辅助扭矩设置器460可通过将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。此外，最终辅助扭矩设置器460可将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩之间的具有较大绝对值的值设置为最终辅助扭矩。此外，最终辅助扭矩设置器460可将平稳辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。

图5示出根据示例实施例的设置最终辅助扭矩的示例。

参照图5，在操作510，辅助扭矩设置设备识别用户的步行运动。辅助扭矩设置设备可从被配置为感测用户的运动的传感器获取步行数据，并基于获取的步行数据估计运动。

在操作520，辅助扭矩设置设备确定用户是否正在行走。在操作560，响应于确定用户没在行走，辅助扭矩设置设备将平稳辅助扭矩设置为“0”。

如以下更详细地讨论，在操作530、540和550中，响应于确定用户正在行走，平稳辅助扭矩设置器220、300、450计算指标的评估值(操作530)，计算指标的权重(操作540)并设置平稳辅助扭矩(操作550)。

在操作530，响应于确定用户正在行走，辅助扭矩设置设备(例如，指标评估器310、451)计算至少一个指标的评估值。作为示例，辅助扭矩设置设备可基于等式1计算步行对称性的评估值，基于等式2计算复步长度的评估值，基于等式3计算脚间隙的评估值。

在操作540，辅助扭矩设置设备(例如，权重计算器320、452)计算至少一个指标的权重。辅助扭矩设置设备可基于至少一个指标的评估值与和至少一个指标相应的阈值之间的差计算至少一个指标的权重。在此示例中，如等式4所示，辅助扭矩设置设备可通过对评估值与阈值之间的差进行归一化来计算至少一个指标的权重。

在操作550，辅助扭矩设置设备(例如，辅助扭矩设置器330或平稳辅助扭矩确定器453)设置平稳辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。作为示例，辅助扭矩设置设备可基于等式7设置步行对称性的初始平稳辅助扭矩，基于等式8设置复步长度的初始平稳辅助扭矩，基于等式9设置脚间隙的初始平稳辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置设备可通过针对至少一个指标中的每个将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。作为示例，辅助扭矩设置设备可基于等式10确定平稳辅助扭矩。

在操作570，辅助扭矩设置设备(例如，基本辅助扭矩设置器230、440)基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可使用基于AO的基本辅助扭矩设置方案和基于FSM的基本辅助扭矩设置方案来设置基本辅助扭矩。在基于AO的基本辅助扭矩设置方案中，辅助扭矩设置设备可通过将步行数据应用于AO来估计用户的步行运动的周期性，并将与周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。在基于FSM的基本辅助扭矩设置方案中，辅助扭矩设置设备可预先对多个步行状态进行建模，并通过将步行数据应用于FSM来从建模的步行状态中识别与用户的步行运动相应的步行状态。此外，辅助扭矩设置设备可将与识别的步行状态相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

在操作580，辅助扭矩设置设备(例如，最终辅助扭矩设置器240、460)通过将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可通过获得平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩的和来设置最终辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置设备可将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩之间具有较大绝对值的值设置为最终辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置设备可将平稳辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。

图6示出根据示例实施例的设置基本辅助扭矩的示例。

图6示出指示在用户的步行期间步行数据的改变的曲线图。在图6的曲线图中，横轴表示时间，纵轴表示髋关节角或髋关节速度。

在时间点611右腿可暂停摆动。在时间点612左腿可摆动并与右腿相交(intersect)。在时间点613左腿可暂停摆动。在时间点614右腿可摆动并与左腿相交。与时间点611相似，在时间点615右腿可暂停摆动。例如，在从时间点611到时间点615的时间段中执行的步行运动可以是一个复步，在从时间点611到时间点613的时间段中执行的步行运动可以是右腿的一步，在从时间点613到时间点615的时间段中执行的步行运动可以是左腿的一步。虚曲线621可指示左髋关节角。实曲线622可指示右髋关节角。虚曲线631可指示左髋关节速度。实曲线632可指示右髋关节速度。

在示例中，辅助扭矩设置设备可预先针对时间点611、时间点612、时间点613和时间点614中的每个对步行运动进行建模。基于基于FSM的基本辅助扭矩设置方案，辅助扭矩设置设备(例如，基本辅助扭矩设置器230、440)可将由虚曲线621和实曲线622指示的两个髋关节角信息、由虚曲线631和实曲线632指示的两个髋关节速度信息应用于FSM，从而从四个建模的步行状态中识别与用户的步行运动相应的步行状态。由此，辅助扭矩设置设备可预先设置与四个建模的步行状态相应的辅助扭矩，并将与四个建模的步行状态中被识别为用户的步行运动的步行状态相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

在另一示例中，基于基于AO的基本辅助扭矩设置方案，辅助扭矩设置设备(例如，基本辅助扭矩设置器230、440)可通过将两个髋关节角信息和两个髋关节速度信息应用于AO来估计用户的周期性，例如，相位模式。辅助扭矩设置设备可预先设置与每个周期性相应的辅助扭矩，并将与估计的周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

图7A和图7B示出根据示例实施例的计算步行对称性的评估值的示例。

图7A示出指示在用户的步行期间髋关节角的改变的曲线图。在图7A的曲线图中，横轴表示时间，纵轴表示髋关节角。

在时间点711左腿可暂停摆动。在时间点712右腿可摆动并与左腿相交(intersect)。在时间点713右腿可暂停摆动。在时间点714左腿可摆动并与右腿相交。在时间点715左腿可暂停摆动。此外，在时间点716右腿可摆动并与左腿相交，并且，与时间点713相似，在时间点717右腿可暂停摆动。在从时间点711到时间点715的时间段中执行的步行运动可以是例如右腿的一个复步。在从时间点713到时间点717的时间段中执行的步行运动可以是例如左腿的一个复步。此外，在从时间点711到时间点713的时间段和从时间点715到时间点717的时间段执行的每个步行运动可以是例如右腿的一步。在从时间点713到时间点715的时间段执行的步行运动可以是例如左腿的一步。实曲线721可指示右髋关节角。虚曲线722可指示左髋关节角。

辅助扭矩设置设备(例如，指标评估器310、451)可估计右髋关节角的轨迹(例如，实曲线721)与左髋关节角的轨迹(例如，虚曲线722)之间的相似度。之后，辅助扭矩设置设备可将估计的相似度确定为步行对称性的评估值。辅助扭矩设置设备可计算和从时间点711到时间点715的时间段相应的右髋关节角的轨迹与和从时间点713到时间点717的时间段相应的左髋关节角的轨迹之间的差异。在此示例中，和从时间点711到时间点715的时间段相应的右髋关节角的轨迹可与和从时间点713到时间点717的时间段相应的左髋关节角的轨迹间隔单个步。

图7B的曲线图指示和从时间点711到时间点715的时间段相应的右髋关节角的轨迹731(如由实曲线所指示)与和从时间点713到时间点717的时间段相应的左髋关节角的轨迹732(如由虚曲线所指示)之间的差异733。在曲线图中，横轴表示NST，纵轴表示髋关节角。

辅助扭矩设置设备可基于等式1计算步行对称性的评估值。辅助扭矩设置设备可将DTW应用于轨迹731与轨迹732之间的差异733，估计轨迹731与轨迹732之间的相似度，并将估计的相似度计算为与从时间点711到时间点717的时间段相应的步行对称性的评估值。此外，辅助扭矩设置设备可比较评估值与和步行对称性相应的阈值，并基于步行对称性确定用户的步行是否平稳。

图8A和图8B示出根据示例实施例的设置步行对称性的初始平稳辅助扭矩的示例。

图8A示出指示在用户的步行期间髋关节角的改变的曲线图。图8B示出指示与用户的步行相应的初始平稳辅助扭矩的曲线图。在图8A的曲线图中，横轴表示NST，纵轴表示髋关节角。在图8B的曲线图中，横轴表示NST，纵轴表示初始平稳辅助扭矩。

在时间点811右腿可暂停摆动。在时间点812左腿可摆动并与右腿相交。在时间点813左腿可暂停摆动。在时间点814右腿可摆动并与左腿相交。与时间点811相似，在时间点815右腿可暂停摆动。在从时间点811到时间点815的时间段执行的步行运动可以是一个复步，在从时间点811到时间点813的时间段执行的步行运动可以是左腿的一步，在从时间点813到时间点815的时间段执行的步行运动可以是右腿的一步。

在图8A的曲线图中，实曲线821可指示右髋关节角，虚曲线822可指示左髋关节角。在图8B的曲线图中，虚曲线862可指示向左腿提供的初始平稳辅助扭矩，实曲线861可指示向右腿提供的初始平稳辅助扭矩。

基于等式5至7，辅助扭矩设置设备(例如，平稳辅助扭矩设置器220、453)可通过将期望的(或者可选地，预定的)增益乘以右髋关节角的轨迹(例如，实曲线821)与左髋关节角的轨迹(例如，虚曲线822)之间的差来设置初始平稳辅助扭矩。为了设置向右腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，实曲线861)，辅助扭矩设置设备可将向右腿提供的初始平稳辅助扭矩的增益乘以通过将左髋关节角的轨迹减去右髋关节角的轨迹获得的值。此外，为设置向左腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，虚曲线862)，辅助扭矩设置设备可将向左腿提供的初始平稳辅助扭矩的增益乘以通过从右髋关节角的轨迹减去左髋关节角的轨迹获得的值。

针对右腿的初始平稳辅助扭矩可被应用于从时间点811开始的时间，针对左腿的初始平稳辅助扭矩可被应用于从时间点813开始的时间。

由此，辅助扭矩设置设备可设置向左腿提供的初始平稳辅助扭矩和向右腿提供的初始平稳辅助扭矩，从而消除左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的差。

图9示出根据示例实施例的设置复步长度的初始平稳辅助扭矩的示例。

图9示出指示与用户的步行相应的初始平稳辅助扭矩的曲线图。在图9的曲线图中，横轴表示NST，纵轴表示初始平稳辅助扭矩。

在时间点911右腿可暂停摆动。在时间点912左腿可摆动并与右腿相交。在时间点913左腿可暂停摆动。在时间点914右腿可摆动并与左腿相交。与时间点911相似，在时间点915右腿可暂停摆动。例如，在从时间点911到时间点915的时间段执行的步行运动可以是一个复步，在从时间点911到时间点913的时间段执行的步行运动可以是左腿的一步，在从时间点913到时间点915的时间段执行的步行运动可以是右腿的一步。在曲线图中，实曲线921可指示向右腿提供的初始平稳辅助扭矩，虚曲线922可指示向左腿提供的初始平稳辅助扭矩。

基于等式8，辅助扭矩设置设备(例如，辅助扭矩设置器330或平稳辅助扭矩确定器453)可使用左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取左腿与右腿之间相交的时间点，并将从相交的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段的峰值扭矩设置为复步长度的初始平稳辅助扭矩。在此示例中，可预先设置时间段和峰值扭矩。在图9的示例中，辅助扭矩设置设备可将时间点912和时间点914中的每个提取为左腿与右腿之间相交的时间点。辅助扭矩设置设备可设置向右腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，实曲线921)和向左腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，虚曲线922)，使得在从时间点912到时间点914的时间段期间向左腿和右腿提供峰值扭矩。由此，辅助扭矩设置设备可设置向左腿提供的初始平稳辅助扭矩和向右腿提供的初始平稳辅助扭矩，使得在从时间点912到时间点914的时间段期间左腿和右腿互相间隔。

图10示出根据示例实施例的针对脚间隙设置初始平稳辅助扭矩的示例。

图10示出指示与用户的步行相应的初始平稳辅助扭矩的曲线图。在图10的曲线图中，横轴表示NST，纵轴表示初始平稳辅助扭矩。

在时间点1011右腿可暂停摆动。在时间点1012左腿可摆动并与右腿相交。在时间点1013左腿可暂停摆动。在时间点1014右腿可摆动并与左腿相交。与时间点1011相似，在时间点1015右腿可暂停摆动。在从时间点1011到时间点1015的时间段中执行的步行运动可以是一个复步，在从时间点1011到时间点1013的时间段中执行的步行运动可以是左腿的一步，在从时间点1013到时间点1015的时间段中执行的步行运动可以是右腿的一步。在曲线图中，实曲线1021可指示向右腿提供的初始平稳辅助扭矩，虚曲线1022可指示向左腿提供的初始平稳辅助扭矩。

基于等式9，辅助扭矩设置设备可基于左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取用户的摆动的腿接近地面的时间点，并将从提取的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段的峰值扭矩设置为脚间隙的初始平稳辅助扭矩。在此示例中，可预先设置所述时间段和峰值扭矩。在图10的示例中，辅助扭矩设置设备可将时间点1012与时间点1013之间的时间点提取为左腿接近地面的时间点，并将时间点1014与时间点1015之间的时间点提取为右腿接近地面的时间点。

辅助扭矩设置设备可设置向左腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，虚线曲线1022)，使得峰值扭矩在从时间点1012与时间点1013之间的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段期间被提供到左腿。此外，辅助扭矩设置设备可设置向右腿提供的初始平稳辅助扭矩(例如，实线曲线1021)，使得峰值扭矩在从时间点1014与时间点1015之间的时间点开始的期望的(或者可选地，预定的)时间段期间被提供到右腿。由此，辅助扭矩设置设备可设置针对左腿的初始平稳辅助扭矩，使得在从时间点1012与时间点1013之间的时间点开始的时间段期间将左腿抬起到增大的高度，并可设置针对右腿的初始平稳辅助扭矩，使得在从时间点1014与时间点1015之间的时间点开始的时间段期间将右腿抬起达增大的高度。

图11示出根据示例实施例的设置辅助扭矩的示例。

参照图11，辅助扭矩设置设备可被包括在行走辅助设备1110和/或外部设备1120(例如，服务器)中。

在示例中，当辅助扭矩设置设备被包括在行走辅助设备1110中，辅助扭矩设置设备可从包括在行走辅助设备1110中的传感器接收通过基于步行运动感测用户执行的运动量的改变而获得的步行数据。辅助扭矩设置设备可基于步行数据计算至少一个指标的评估值，并基于评估值与和至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重。在此示例中，辅助扭矩设置设备可通过通信接口从外部设备1120接收与和至少一个指标相应的阈值关联的信息。此外，辅助扭矩设置设备可基于步行数据设置与至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可基于步行数据设置基本辅助扭矩，并通过将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可控制行走辅助设备1110输出最终辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置设备可通过通信接口将用户的步行数据、至少一个指标的评估值、权重、初始平稳辅助扭矩、基本辅助扭矩和最终辅助扭矩发送到外部设备1120。

在另一示例中，当辅助扭矩设置设备被包括在外部设备1120中时，辅助扭矩设置设备可从行走辅助设备1110接收由包括在行走辅助设备1110中的传感器基于步行运动感测用户的运动量的改变而获得的步行数据。辅助扭矩设置设备可基于接收的步行数据计算至少一个指标的评估值，并基于评估值与和至少一个指标相应的阈值之间的差计算至少一个指标的权重。在此示例中，可预先设置与至少一个指标相应的阈值。此外，辅助扭矩设置设备可基于步行数据设置与至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可基于步行数据设置基本辅助扭矩，并通过将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。辅助扭矩设置设备可控制行走辅助设备1110输出最终辅助扭矩。此外，辅助扭矩设置设备可通过通信接口将控制信号发送到行走辅助设备1110，以使行走辅助设备1110基于最终辅助扭矩被驱动。行走辅助设备1110可基于控制信号输出最终辅助扭矩。

图12示出根据示例实施例的用于提供辅助扭矩的界面的示例。

参照图12，行走辅助设备1210可通过通信接口接收由可穿戴装置1220和/或移动装置1230选择的操作模式。

在示例中，操作模式可包括第一操作模式和第二操作模式。第一操作模式可以是行走辅助设备1210向用户的步行提供辅助扭矩的操作模式。第二操作模式可以是行走辅助设备1210向用户提供辅助扭矩以防止用户意外跌倒的操作模式。

作为示例，当选择第一操作模式时，可不应用用于防止意外跌倒的辅助扭矩。作为另一示例，当选择第二操作模式时，行走辅助设备1210可计算应用了用于步行的辅助扭矩和用于防止意外跌倒的辅助扭矩的最终辅助扭矩。在另一示例中，行走辅助设备1210可从传感器(未示出)接收通过基于步行运动感测用户的运动量的改变而获得的步行数据。传感器可通过有线通信和无线通信连接到行走辅助设备1210。

行走辅助设备1210可基于步行数据计算指标的评估值。行走辅助设备1210可基于评估值与和指标相应的阈值之间的差计算指标的权重。行走辅助设备1210可基于步行数据设置与指标相应的初始平稳辅助扭矩，并通过将权重应用于初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。行走辅助设备1210可基于步行数据设置基本辅助扭矩，并通过将基本辅助扭矩与平稳辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。行走辅助设备1210可输出在第一操作模式被选择时设置的最终辅助扭矩。

在另一示例中，行走辅助设备1210可通过通信接口将关于指标的评估值、权重、初始平稳辅助扭矩、基本辅助扭矩和最终辅助扭矩的信息发送到可穿戴装置1220或移动装置1230。可穿戴装置1220或移动装置1230可显示从行走辅助设备1210接收的信息。例如，如图12所示，可穿戴装置1220或移动装置1230可显示指示关于复步长度的指标被应用于设置最终辅助扭矩的信息。

图13示出根据示例实施例的行走辅助设备。

参照图13，行走辅助设备1300包括：步行数据接收器1310、平稳辅助扭矩设置器1320、基本辅助扭矩设置器1330、最终辅助扭矩设置器1340和驱动控制器1350。

步行数据接收器1310可接收用户的步行数据。

平稳辅助扭矩设置器1320可使用基于步行数据计算的至少一个指标的评估值设置平稳辅助扭矩。

基本辅助扭矩设置器1330可基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。

最终辅助扭矩设置器1340可基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

由于参照图2的步行数据接收器210、平稳辅助扭矩设置器220、基本辅助扭矩设置器230和最终辅助扭矩设置器240提供的描述也适用于此，因此为了更加清楚和简明，将省略针对图13的步行数据接收器1310、平稳辅助扭矩设置器1320、基本辅助扭矩设置器1330和最终辅助扭矩设置器1340的重复描述。

驱动控制器1350可基于最终辅助扭矩控制行走辅助设备1300的驱动。在示例中，行走辅助设备1300可包括被配置为驱动用户的两个髋关节的驱动部110，并控制驱动部110输出最终辅助扭矩。例如，驱动控制器1350可将控制信号发送到驱动部110以输出与最终辅助扭矩相应的增益。在此示例中，驱动部110可基于控制信号输出与最终辅助扭矩相应的增益。因此，行走辅助设备1300可基于最终辅助扭矩辅助用户以平稳地执行步行，从而保护用户不发生跌倒意外。

图14示出根据示例实施例的辅助扭矩设置方法的示例。

参照图14，在操作1410，辅助扭矩设置设备接收用户的步行数据。

在操作1420，辅助扭矩设置设备使用基于步行数据计算的至少一个指标的评估值设置平稳辅助扭矩。

在操作1430，辅助扭矩设置设备基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。

在操作1440，辅助扭矩设置设备基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

由于参照图1A至图13提供的描述也适用于此，因此为了更加清楚和简明，将省略针对图14的辅助扭矩设置方法的重复描述。

图15示出根据示例实施例的辅助扭矩设置方法的另一示例。

参照图15，在操作1510，辅助扭矩设置设备基于用户的步行数据计算指示用户的步行平稳性的至少一个指标的评估值。

在操作1520，辅助扭矩设置设备基于评估值与和至少一个指标相应的阈值之间的差计算至少一个指标的权重。

在操作1530，辅助扭矩设置设备通过将权重应用于与至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。

由于参照图1A至图13提供的描述也适用于此，因此为了更加清楚和简明，将省略针对图15的辅助扭矩设置方法的重复描述。

图16示出根据示例实施例的行走辅助方法的示例。

参照图16，在操作1610，行走辅助设备接收用户的步行数据。

在操作1620，行走辅助设备使用基于步行数据计算的至少一个指标的评估值设置平稳辅助扭矩。

在操作1630，行走辅助设备基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩。

在操作1640，行走辅助设备基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

在操作1650，行走辅助设备基于最终辅助扭矩控制行走辅助设备的驱动。

由于参照图1A至图13提供的描述也适用于此，因此为了更加清楚和简明，将省略针对图16的行走辅助设备的重复描述。

在此描述的单元和/或模块可使用硬件组件和软件组件被实施。例如，硬件组件可包括：麦克风、放大器、带通滤波器、音频数字转换器和处理装置。处理装置可使用一个或多个硬件装置被实施，其中，所述一个或多个硬件装置被配置为通过执行算术、逻辑和输入/输出操作来执行和/或运行程序代码。处理装置可包括：处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能够以限定的方式响应和执行指令的任何其它装置。处理装置可运行操作系统(OS)以及一个或多个在OS上运行的软件应用。处理装置还可响应于软件的运行而访问、存储、操作、处理和创建数据。为了简洁的目的，对处理装置的描述被用作单数；然而，本领域技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件以及多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器或一个处理器和一个控制器。此外，不同的处理配置是可行的，例如，并行处理器。

软件可包括用于独立地或共同地命令和/或配置处理装置按照需要进行操作的计算机程序、一段代码、指令或它们的一些组合，从而将处理装置转换为专用处理器。可在任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置中或者以能够将指令或数据提供给处理装置或被处理装置解释的传输信号波来永久地或暂时地实施软件和数据。软件还可被分布在联网的计算机系统中，从而以分布式存储和执行软件。可通过一个或多个非暂时性计算机可读记录介质来存储软件和数据。

根据上述示例实施例的方法可被记录在包括程序指令的非暂时性计算机可读介质中以实现上述示例实施例的各种操作。介质还可包括单独的或与程序指令结合的数据文件、数据结构等。记录在介质上的程序指令可以是针对示例实施例的目的而专门设计和构造的那些程序指令，或者它们可以是对计算机软件领域的技术人员公知和可用的类型。非暂时性计算机可读介质的示例包括：磁介质(例如，硬盘、软盘和磁带)；光介质(例如，CDROM盘、DVD和/或蓝光光盘)；磁光介质(例如，光盘)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存(例如，USB闪速驱动器、存储卡、记忆棒等)等)。程序指令的示例包括机器代码(例如，由编译器所产生的)和包含计算机使用解释器可执行的高级代码的文件。上述装置可被配置为充当一个或多个软件模块以执行上述示例实施例的操作，反之亦然。

图17示出根据一些示例实施例的控制器。

参照图17，控制器140和/或服务器1120可包括：存储器1710、处理器1720、可使用数据总线1750互相发送数据和/或接收数据的接收器1730和发送器1740。

存储器1710可以是能够存储数据的任何装置。例如，存储器可以是非易失性存储器、易失性存储器、硬盘、光盘和两个或更多个上述装置的组合。存储器可以是非易失性计算机可读介质。非易失性计算机可读介质还可被分布在网络中，以使程序指令以分布的方式被存储和运行。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)电可编程只读存储器(EPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)。

接收器1730和发送器1740可发送和接收信号，例如，从驱动部110、感测部和/或控制器140接收信号和将信号发送到驱动部110、感测部和/或控制器140。

处理器1720可以是包括诸如被配置为通过基于输入数据执行算术操作、逻辑操作和输入/输出操作来执行特定操作的微处理器的能够处理数据或能够运行包括在计算机可读代码中的指令的任何装置。处理器1720可以是当运行存储在存储器1710中的指令时将处理器1720配置为专用机器，以使处理器1720被配置为基于步行运动的评估值是否小于或等于与其关联的阈值确定与用户关联的步行运动是否平稳，并根据步行运动是否被确定为不平稳而选择性地仅将基本辅助扭矩应用于它的用户或者还将包括平稳辅助扭矩应用于它的用户的逻辑芯片，例如，中央处理器(CPU)、控制器或专用集成电路(ASIC)。

以上已经描述了多个示例实施例。然而，应理解，可对这些示例实施例进行各种修改。例如，如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合和/或被其它组件或其等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，其它实施方式落入权利要求的范围内。

Claims (36)

1.一种辅助扭矩设置设备，包括：

接收器，被配置为接收用户的步行数据；

平稳辅助扭矩设置器，被配置为使用基于步行数据计算的至少一个指标的评估值设置平稳辅助扭矩；

基本辅助扭矩设置器，被配置为设置与基于步行数据计算的用户的步行运动对应的基本辅助扭矩；

最终辅助扭矩设置器，被配置为基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩。

2.如权利要求1所述的设备，其中，平稳辅助扭矩设置器被配置为包括：

指标评估器，被配置为基于步行数据计算所述至少一个指标的评估值；

权重计算器，被配置为基于评估值与和所述至少一个指标对应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重；

平稳辅助扭矩计算器，被配置为通过将权重应用于与所述至少一个指标对应的初始平稳辅助扭矩来计算平稳辅助扭矩。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个指标包括以下项中的至少一个：指示用户的两条腿之间的对称度的步行对称性、用户的复步长度、用户的复步宽度、指示地面与用户的脚之间的间距的脚间隙、指示脚向地面下降的速度的着地速度和行走比。

4.如权利要求3所述的设备，其中，指标评估器被配置为基于复步对步行数据进行分类，并基于分类的步行数据计算所述至少一个指标的评估值。

5.如权利要求4所述的设备，其中，指标评估器被配置为将评估值与阈值进行比较，并基于所述至少一个指标确定用户的步行是否平稳。

6.如权利要求4所述的设备，其中，指标评估器被配置为估计步行数据中用户的左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的相似度，并将所述相似度确定为步行对称性的评估值。

7.如权利要求6所述的设备，其中，指标评估器被配置为：基于动态时间规整估计用户的左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的相似度。

8.如权利要求4所述的设备，其中，指标评估器被配置为：通过计算步行数据中左髋关节角范围的平均值与右髋关节角范围的平均值来针对多个复步估计平均复步长度，并将平均复步长度确定为复步长度的评估值。

9.如权利要求4所述的设备，其中，指标评估器被配置为：

针对多个复步从步行数据提取左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角；

将左髋关节的最大弯曲角和右髋关节的最大弯曲角确定为脚间隙的评估值。

10.如权利要求2所述的设备，其中，权重计算器被配置为：通过对评估值与阈值之间的差进行归一化来计算权重。

11.如权利要求5所述的设备，其中，权重计算器被配置为：将“0”设置为用户的步行平稳的所述至少一个指标的权重。

12.如权利要求4所述的设备，其中，平稳辅助扭矩计算器被配置为基于步行数据设置初始平稳辅助扭矩。

13.如权利要求12所述的设备，其中，平稳辅助扭矩计算器被配置为：基于步行数据中左髋关节角的轨迹与右髋关节角的轨迹之间的差设置用于步行对称性的初始平稳辅助扭矩。

14.如权利要求12所述的设备，其中，平稳辅助扭矩计算器被配置为：

基于步行数据中左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取用户的左腿和右腿相交的相交时间点；

将从相交时间点开始的时间段中的峰值扭矩设置为复步长度的初始平稳辅助扭矩。

15.如权利要求12所述的方法，其中，平稳辅助扭矩计算器被配置为：

基于步行数据中左髋关节角的轨迹和右髋关节角的轨迹提取用户的摆动的腿接近地面的时间点；

将从提取的时间点开始的预定时间段中的峰值扭矩设置为脚间隙的初始平稳辅助扭矩。

16.如权利要求1所述的设备，其中，

辅助扭矩设置设备还包括步行运动识别器，其中，步行运动识别器被配置为基于步行数据识别用户的步行运动；

基本辅助扭矩设置器被配置为响应于识别到用户没有执行步行运动，将基本辅助扭矩设置为“0”。

17.如权利要求1所述的设备，其中，基本辅助扭矩设置器被配置为：

通过将步行数据应用于自适应振荡器来估计用户的步行运动的周期性；

将与估计的周期性相应的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

18.如权利要求1所述的设备，其中，基本辅助扭矩设置器被配置为：

将用户的步行运动建模为处于多个状态中；

通过将步行数据应用于有限状态机来识别建模的步行状态中与用户的步行运动对应的步行状态；

将基于识别的步行状态获得的辅助扭矩设置为基本辅助扭矩。

19.如权利要求1所述的设备，其中，最终辅助扭矩设置器被配置为：通过将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩进行组合来设置最终辅助扭矩。

20.如权利要求1所述的设备，其中，最终辅助扭矩设置器被配置为：将平稳辅助扭矩与基本辅助扭矩之间的具有较大绝对值的值设置为最终辅助扭矩。

21.一种辅助扭矩设置设备，包括：

存储器和处理器，其中，存储器存储计算机可读代码，当由处理器运行所述计算机可读代码时，处理器被配置为：

基于用户的步行数据计算指示用户的步行稳定性的至少一个指标的评估值；

基于评估值与和所述至少一个指标相应的阈值之间的差计算所述至少一个指标的权重；

通过将权重应用于与所述至少一个指标相应的初始平稳辅助扭矩来设置平稳辅助扭矩。

22.一种行走辅助设备，包括：

接收器，被配置为接收用户的步行数据；

存储器和处理器，其中，存储器存储计算机可读代码，当由处理器运行所述计算机可读代码时，处理器被配置为：

基于步行数据计算至少一个指标的评估值；

基于评估值设置平稳辅助扭矩；

基于步行数据设置与用户的步行运动相应的基本辅助扭矩；

基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩设置最终辅助扭矩；

基于最终辅助扭矩控制行走辅助设备的驱动。

23.一种行走辅助设备，包括：

辅助装置，被配置为穿戴在用户的腿上；

驱动器，被配置为输出最终辅助扭矩以驱动辅助设备；

控制器，被配置为通过如下操作确定最终辅助扭矩：

基于用户的步行运动确定基本辅助扭矩；

基于评估值确定平稳辅助扭矩；

基于平稳辅助扭矩和基本辅助扭矩中的一个或多个确定最终辅助扭矩。

24.如权利要求23所述的行走辅助设备，其中，基本辅助扭矩不是评估值的函数。

25.如权利要求23所述的行走辅助设备，还包括：

一个或多个传感器，被配置为检测与用户的步行运动关联的信息。

26.如权利要求24所述的行走辅助设备，其中，步行运动是用户的一条腿的步和用户的腿的复步中的一个。

27.如权利要求25所述的行走辅助设备，其中，所述信息包括关于用户的髋关节角、用户的髋关节的移动方向中的一个或多个的信息。

28.如权利要求24所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：

通过确定用户的右腿的步行运动与用户的左腿的步行运动之间的对称性、包括在步行运动中的复步的长度、复步的宽度、用户的脚与地面之间的间隙、用户的脚接触地面的速度以及一时间段中步行运动的复步数中的一个或多个来评估步行运动以产生评估值；

基于评估值是否小于或等于与评估值关联的阈值来确定步行运动是否平稳。

29.如权利要求28所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：如果控制器确定步行运动平稳，则将基本辅助扭矩设置为最终辅助扭矩。

30.如权利要求28所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：

基于与对称性关联的初始辅助扭矩校正用户的腿的轨迹之间的差；

基于复步的长度设置向用户的每条腿提供初始辅助扭矩的时间段，并基于间隙最小的时间设置与初始辅助扭矩关联的峰值扭矩。

31.如权利要求28所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：

基于各个评估值与和评估值关联的阈值中的相应的一个阈值之间的差确定赋予到评估值的权重。

32.如权利要求31所述的行走辅助设备，其中，

赋予给每个评估值的权重随评估值与阈值中的相应的一个阈值之间的差的增大而增大。

33.如权利要求31所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：

通过将权重应用于与每个评估值关联的初始辅助扭矩来确定平稳辅助扭矩。

34.如权利要求33所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：通过将步行运动应用于自适应振荡器和有限状态机中的一个来确定基本辅助扭矩。

35.如权利要求34所述的行走辅助设备，其中，控制器被配置为：利用自适应振荡器通过估计步行运动的模式来确定基本辅助扭矩。

36.如权利要求34所述的行走辅助设备，其中，控制被配置为：利用有限状态机通过确定与有限状态机关联的多个步行状态中的哪个步行状态与步行运动对应来确定基本辅助扭矩。