CN106419925A - 用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备 - Google Patents

用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN106419925A
CN106419925A CN201610216760.5A CN201610216760A CN106419925A CN 106419925 A CN106419925 A CN 106419925A CN 201610216760 A CN201610216760 A CN 201610216760A CN 106419925 A CN106419925 A CN 106419925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gait
state
cycle
joint angle
torsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610216760.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106419925B (zh
Inventor
徐基弘
李柱锡
林福万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN106419925A publication Critical patent/CN106419925A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106419925B publication Critical patent/CN106419925B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A61B5/1114—Tracking parts of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118—Determining activity level
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112—Gait analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0244—Hip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/005—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about with knee, leg or stump rests
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/007—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about secured to the patient, e.g. with belts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0157—Constructive details portable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A61H2201/1215—Rotary drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1628—Pelvis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5007—Control means thereof computer controlled
    • A61H2201/501—Control means thereof computer controlled connected to external computer devices or networks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5061—Force sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5064—Position sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5069—Angle sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5079—Velocity sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5084—Acceleration sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5097—Control means thereof wireless
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/08—Other bio-electrical signals
    • A61H2230/085—Other bio-electrical signals used as a control parameter for the apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/60—Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG]
    • A61H2230/605—Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG] used as a control parameter for the apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/62—Posture
    • A61H2230/625—Posture used as a control parameter for the apparatus
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36435—Electromyographical, myoelectric control signal
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40305—Exoskeleton, human robot interaction, extenders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/02—Arm motion controller
    • Y10S901/09—Closed loop, sensor feedback controls arm movement

Abstract

本发明提供一种用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备。用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备，所述方法包括：接收测量的关节角，基于所述关节角获得针对预定数量的步态状态之间的转换的步态参数，基于所述关节角获得步态周期，基于所述步态周期和步态参数获得输出扭矩。

Description

用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备
本申请要求于2015年08月11日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0113226号韩国专利申请的权益，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
至少一个示例实施例涉及扭矩计算方法。例如，涉及计算步行辅助装置的扭矩的方法。
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/或疼痛。因此，对于能够使具有关节问题的老年人和/或患者步行更轻松的步行辅助装置的兴趣日益增长。此外，用于加强人体的肌肉力量的步行辅助装置可用于军事目的。
通常，步行辅助装置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(pelvic frame)、置于用户大腿上的股骨框架(femoral frame)、置于用户小腿上的小腿肚框架(sural frames)和/或置于用户脚上的足框架(pedal frame)。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计算步行辅助装置的输出扭矩的方法。
在一些示例实施例中，所述方法可包括：基于关节角确定步态周期；基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数；基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，确定所述步态周期的步骤包括：基于所述关节角计算步态频率；基于步态频率确定所述步态周期。
在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：基于所述步态状态中的先前步态状态和所述关节角，确定所示步态状态中的当前步态状态；基于所述步态状态中的先前步态状态和所述步态状态中的当前步态状态，确定是否发生所述步态状态之间的转换；响应于确定发生转换，确定步态参数。
在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤还包括：确定第二步态周期作为步态参数；计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态周期计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，确定第二步态周期的步骤包括：将针对所述步态状态中的当前步态状态预设的值定义为第二步态周期的值。
在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：计算第二步态频率作为步态参数，计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态频率计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，计算第二步态频率的步骤包括：基于转换的时间段计算第二步态频率。
在一些示例实施例中，确定所述步态状态的当前步态状态的步骤包括：确定针对关节角的所述步态状态中与所述关节角相应的步态状态作为所述步态状态中的当前步态状态。
在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；响应于确定所述差大于或等于阈值，基于步态参数计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定所述步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；如果所述差小于阈值，则基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：确定是否满足一条件；如果满足所述一条件，则基于步态参数计算输出扭矩。
在一些示例实施例中，所述一条件是初始阶段步行条件。
在一些示例实施例中，当当前步态状态被确定为是所述步态状态中的次数小于设置次数的一个步态状态的时，满足初始阶段步行条件。
在一些示例实施例中，计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和步态参数确定最终步态周期；计算与最终步态周期相应的输出扭矩。
在一些示例实施例中，所述关节角是髋关节、膝关节和踝关节之一的角度。
在一些示例实施例中，确定所述步态周期的步骤包括：使用特定形状自适应振荡器(PSAO)确定步态周期。
在一些示例实施例中，确定步态参数的步骤包括：基于有限状态机(FSM)确定步态参数。
一些示例实施例涉及扭矩计算设备。
在一些示例实施例中，所述设备包括：接收器，被配置为接收关节角的测量；处理器，被配置为：基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数，基于所述关节角确定步态周期，基于所述步态周期和步态参数确定输出扭矩。
一些示例实施例涉及扭矩计算方法。
在一些示例实施例中，所述方法包括：基于测量的关节角获得第一步态周期；基于所述关节角获得针对预定的步态状态之间的转换的第二步态周期；当发生转换时，基于第一步态周期和第二步态周期计算最终步态周期；计算与最终步态周期相应的扭矩。
一些示例实施例涉及计算应用于步行辅助装置的扭矩的方法。
在一些示例实施例中，所述方法包括：基于与用户的关节关联的关节角，在用户的步态周期内确定当前步态状态；基于当前步态状态计算扭矩。
在一些示例实施例中，计算扭矩的步骤包括：使用特定形状自适应振荡器(PSAO)和有限状态机(FSM)计算扭矩。
在一些示例实施例中，所述方法还包括：使用PSAO基于与用户的关节关联的关节角的轨迹确定当前步态状态。
在一些示例实施例中，如果PSAO的振荡器具有与步态频率相应的基础频率，将所述振荡器的相位设置为当前步态状态。
在一些示例实施例中，所述方法还包括：如果步态周期的完成次数小于阈值次数，则通过覆盖PSAO来将FSM的相位设置为当前步态状态。
示例实施例的另外的方面将在下面描述中部分进行阐述，部分从该描述将是清楚的，或者可以通过本实施例的实践获知。
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1和图2示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置；
图3是示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置的框图；
图4是示出根据至少一个示例实施例的计算辅助扭矩的方法的流程图；
图5是示出根据至少一个示例实施例的计算输出扭矩的方法的流程图；
图6是示出根据至少一个示例实施例的获得步态周期的方法的流程图；
图7示出根据至少一个示例实施例的由特定形状自适应振荡器(PSAO)获得的步态周期；
图8示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期的髋关节的关节角的参考轨迹；
图9示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期设置的辅助扭矩；
图10示出根据至少一个示例实施例的髋关节的测量的关节角的轨迹；
图11示出根据至少一个示例实施例的针对时间的步态周期；
图12是示出根据至少一个示例实施例的获得步态参数的方法的流程图；
图13示出根据至少一个示例实施例的步态状态；
图14示出根据至少一个示例实施例的步态状态之间的转换；
图15是示出根据至少一个示例实施例的获得第二步态周期和第二步态频率的方法的流程图；
图16是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；
图17是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；
图18是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图；
图19示出根据至少一个示例实施例的最终获得的步态周期的结果；
图20至图22示出根据至少一个示例实施例的步态辅助装置。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述一些示例实施例。关于向附图中元件分配的参考标号，应注意的是，在任何可能的情况下，即使相同的元件被示出在不同的附图中，相同元件也将由相同的参考标号表示。此外，在实施例的描述中，当认为公知相关结构或功能的详细描述将导致本公开的解释模糊时，将省略公知相关结构或功能的详细描述。
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、等同物和替代物。贯穿附图的描述，相同的标号表示相同的元件。
此外，这里可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语来描述组件。这些术语中的每个术语不用于限定相应组件的本质、顺序或序列，而仅用于将相应组件与其它组件进行区分。应该注意，如果在说明书描述了一个组件“连接”、“结合”或“接合”至另一组件，则尽管第一组件可直接地连接、结合或接合至第二组件，但第三组件可“连接”、“结合”或“接合”在第一组件和第二组件之间。
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。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，当在此使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在所叙述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，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。
为了便于描述，可在这里使用空间相对术语(例如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…下”、“在…之上”、“上面的”等)，以描述在附图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果在附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件其后将位于所述其它元件或特征之上。因此，示例术语“在…下方”和“下面的”可包括上面和下面两种方位。装置可被不同地定位(旋转90度或在其它方位)，并且相应地解释在这里使用的有关空间的描述符。此外，当元件被称为位于两个元件“之间”时，元件可以是两个元件之间的一个元件，或者可存在一个或多个其它中间元件。
当元件被称为在另一元件“之上”、“连接到”、“结合到”或“相邻于”另一元件时，该元件可能直接在所述另一元件之上、连接、结合到或相邻于另一元件，或者可能存在一个或多个其它中间元件。相反，当元件被称为“直接”在另一元件“之上”、“直接连接”“直接结合到”或“直接相邻于”另一元件时，不存在中间元件。
还应注意，在一些选择性的实施例中，示出的功能/动作可不按附图中示出的顺序发生。例如，连续示出的两个图上可基本上同时执行或有时可以以相反的顺序执行，这取决于所包含的功能/动作。
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。
可参照操作的动作和符号表示描述示例实施例(例如，以流向图、流程图、数据流图、结构图、框图等的形式)，操作可结合以下更详细讨论的单元和/或装置被实施。虽然以特定方式讨论，但是在特定框图中指定的功能或操作可与流向图、流程图等指定的顺序不同地被执行。例如，被示出为在两个连续框图中顺序执行的功能或操作实际上可同时被执行，或者在一些情况下以相反的顺序被执行。
根据一个或多个示例实施例的单元和/或装置可使用硬件、软件和/或它们的组合被实施。例如，可使用处理电路(例如，但不限于，处理器、中央处理器(CPU)、控制器、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器或能够以限定的方式响应指令并执行指令的任何其它装置)来实施硬件装置。
软件可包括用于独立地或共同地命令或配置硬件装置以按照需要进行操作的计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合。计算机程序和/或程序代码可包括可由一个或多个硬件装置(例如，上述一个或多个硬件装置)实施的程序或计算机可读指令、软件组件、软件模块、数据文件、数据结构等。程序代码的示例包括由编译器产生的机器代码和使用解释器执行的更高级程序代码。
例如，当硬件装置是计算机处理装置(例如，处理器、中央处理器(CPU)、控制器、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、微处理器等)时，计算机处理装置可被配置为通过根据程序代码执行算术、逻辑和输入/输出操作来执行程序代码。一旦程序代码被存入计算机处理装置，则计算机处理装置可被编程为执行程序代码，从而将计算机处理装置转换为专用计算机处理装置。在更具体的示例中，当程序代码被存入处理器时，处理器开始被编程为执行程序代码和与程序代码相应的操作，从而将处理器转换为专用处理器。
软件和/或数据可以以能够向硬件装置提供指令或数据或者能够被硬件装置解释的机器、组件、物理或虚拟设备或者计算机存储介质或装置中的任何类型被永久或暂时地实施。软件还可分布在网络连接的计算机系统中，从而软件以分散方式被存储和执行。具体地讲，例如，软件和数据可由一个或多个计算机可读记录介质(包括在此讨论的有形或非易失性计算机可读存储介质)存储。
根据一个或多个示例实施例，为了增加描述的清楚性，计算机处理装置可被描述为执行各种操作和/或功能的各种功能单元。然而，计算机处理装置不意在被限制为这些功能单元。例如，在一个或多个示例实施例中，功能单元的各种操作和/或功能可由功能单元中的其它功能单元执行。此外，计算机处理装置可在不将计算机处理单元的操作和/或功能细分到这些各种功能单元的情况下，执行各种功能单元的操作和/或功能。
根据一个或多个示例实施例的单元和/或装置还可包括一个或多个存储装置。所述一个或多个存储装置可以是有形或非易失性计算机可读存储介质，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、永久性大容量存储器(例如，磁盘驱动器)、固态(例如，NAND闪存)装置和/或能够存储并记录数据的任何其它类似数据存储装置。所述一个或多个存储装置可被配置为存储用于一个或多个操作系统和/或用于实现在此描述的示例实施例的计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合。计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合还可使用驱动装置从单独的计算机可读存储介质被存入到一个或多个存储装置和/或一个或多个计算机处理装置中。这样的单独的计算机可读存储介质可包括串行通用总线(USB)闪存驱动、记忆棒、蓝光/DVD/CD-ROM驱动、存储卡和/或其它类似的计算机可读存储介质。计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合可经由网络接口(而非经由本地计算机可读存储介质)从远程数据存储装置被存入到一个或多个存装置和/或一个或多个计算机处理装置中。此外，计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合可通过网络从远程计算系统被存入到一个或多个存储装置和/或一个或多个处理器中，远程计算系统被配置为传输和/或分布计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合。远程计算机系统可经由有线接口、空中接口和/或任何其它类似介质传输和/或分布计算机程序、程序代码、指令或它们的一些组合。
一个或多个硬件装置、一个或多个存储装置和/或计算机程序、程序代码、指令或一些它们的一些组合可针对示例实施例的目的被专门设计并构建，或者它们可以是针对示例实施例的目的被改变和/或修改的已知装置。
硬件装置(例如，计算机处理装置)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。计算机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。为了简单起见，一个或多个示例实施例可列举一个计算机处理装置；然而，本领域技术人员将理解，硬件装置可包括多个处理元件以及多种类型的处理元件。例如，硬件装置可包括多个处理器或一个处理器和一个控制器。此外，其它的处理配置是可行的，例如，并行处理器。
<步行辅助装置的概况>
图1和图2示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置。
参照图1，步行辅助装置100附着于用户以诸如辅助用户的步行。步行辅助装置100可以是可穿戴装置。
虽然图1示出髋型步行辅助装置，但步行辅助装置的类型不限于此。步行辅助装置可适用于支撑整个下肢的步行辅助装置、支撑部分下肢的步行辅助装置。支撑部分下肢的步行辅助装置可适用于一直到膝盖的支撑的步行辅助装置和一直到脚踝的支撑的步行辅助装置。
此外，在其它示例实施例中(如参照图20至图22详细讨论的)步行辅助装置可支撑用户的全身。
参照图1等描述的示例实施例可适用于髋型步行辅助装置，但不限于此。示例实施例可适用于辅助用户步行的所有装置。例如，示例实施例可适用于参照图20至图22描述的全身型步行辅助装置。
步行辅助装置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。
驱动部110可驱动用户的髋关节。例如，驱动部110可置于用户的右髋关节部和/或左髋关节部。
驱动部110可包括被配置为产生旋转扭矩的电机。例如，驱动部110可包括两个电机，每个电机置于用户的髋部的相应一处。
传感器部120可在用户步行时测量用户的髋关节角。由传感器部120感测的关于髋关节角的信息可包括右髋关节角、左髋关节角、右髋关节角与左髋关节角之差和/或两个髋关节的运动方向。例如，传感器部120可置于驱动部110中。
传感器部120可包括电位计。电位计可针对用户的步态运动而感测R轴关节角、L轴关节角、R轴关节角速度和/或L轴关节角速度。
IMU传感器130可在用户步行时测量加速度信息和姿势信息。例如，IMU传感器130可针对用户的步态运动而感测X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度、X轴角速度、Y轴角速度和Z轴角速度。
步态辅助装置100可基于由IMU传感器130测量的加速度信息检测用户的脚着地的点。
压力传感器(未示出)可置于用户的鞋底(sole)，以检测用户脚的着地点。
除传感器部120和IMU传感器130之外，步行辅助装置100可包括另一传感器，例如，被配置为针对步态运动而感测用户的运动量或生物信号的改变的肌电图(EMG)传感器。
控制器140可控制驱动部110以输出扭矩、辅助力和/或辅助扭矩，以辅助用户的步行。例如，在髋型步行辅助装置100中，可提供两个驱动部110，具体地，左髋驱动部和右髋驱动部。控制器140可输出控制信号，以控制驱动部110来产生扭矩。在一些示例实施例中，控制器140可将不同的控制信号输出到每个驱动部110。
驱动部110可基于从控制器140输出的控制信号产生扭矩。
可由外部装置设置扭矩，或可由控制器140设置扭矩。
步行辅助装置100可包括右腿驱动部110和左腿驱动部110。
在一个示例中，控制器140可被设计为控制多个驱动部110中的一个驱动部110。当控制器140控制多个驱动部110中的一个驱动部110时，可提供多个控制器140，以使每个控制器140控制各自的驱动部110。
在另一示例中，控制器140可被设计为控制两个驱动部110。
图3是示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置的框图。
参照图3，步行辅助装置300包括控制器310、传感器320和驱动部330。
步行辅助装置300可与步行辅助装置100相应。例如，在一些示例实施例中，控制器310与控制器140相应，传感器320与传感器部120相应，驱动部320与驱动部110相应。
控制器310包括通信器311、处理器312和存储器313。控制器310可被称为扭矩计算设备。
通信器311可与传感器320交换数据，并与其它装置通信。通信器311可包括发送器和/或接收器。发送器可包括硬件和发送信号(例如，包括数据信号和/或控制信号)所需的任何软件。接收器可包括硬件和接收信号(例如，包括数据信号和/或控制信号)所需的任何软件。
处理器312可处理由通信器311接收的数据和存储在存储器313中的数据。处理器312可由置于印刷电路板上的至少一个半导体芯片而实施。处理器312可以是算数逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、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指令并执行指令以使处理器312使用将处理器312配置为用于执行图5所示的操作的专用计算机的指令被编程以利用特定形状自适应振荡器(PSAO)和有限状态机(FSM)两者来计算辅助扭矩的任何其它装置。因此，处理器312可通过使用PSAO减小(或者，可选地，最小化)测量的关节角的误差，并减小当步态状态快速改变时用于获得步态频率的时间量，来改善控制器140本身的功能。
存储器313可存储由通信器311接收的数据和由处理器312处理的数据。存储器313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以是分布式网络，从而程序指令以分布式被存储或执行。非易失性存储器可以是只存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
将参照图4至图19详细描述控制器310、传感器320和驱动部330。
<计算步行辅助装置的辅助扭矩的方法>
图4是示出根据至少一个示例实施例的计算辅助扭矩的方法的流程图。
图3的步行辅助装置300可在用户步行时向用户提供(或者，可选地，连续提供)与步态状态相应的辅助扭矩。
步行辅助装置300可基于用户的关节角计算辅助扭矩。关节包括髋关节、膝关节和/或踝关节。
参照图4，在操作410，步行辅助装置300可测量或感测用户的关节角。例如，步行辅助装置300的关节角传感器可测量关节角。图3的传感器320可包括关节角传感器。在一些示例实施例中，关节角传感器可附着在用户的关节周围。在另一示例中，关节角传感器可通过测量支撑关节的邻近区域的两个支撑件的角度来测量关节角。
在操作420，步行辅助装置300可通过特定形状自适应振荡器(PSAO)来估计第一步态周期。
在操作430，步行辅助装置300可通过有限状态机(FSM)来估计第二步态周期。
在一些实施例中，在操作420，步行辅助装置300可基于第一步态周期和第二步态周期估计最终步态周期。
在其它示例实施例中，在操作420，步行辅助装置300可基于第二步态周期估计第一步态周期，从而步行辅助装置300在执行操作420之前在操作430计算第二步态周期。因此，第一步态周期可以是最终步态周期。
在操作440，步行辅助装置300可针对最终步态周期计算辅助扭矩。
计算的辅助扭矩可被传输到驱动部330。驱动部330可通过对电机进行旋转来产生辅助扭矩。
将参照图5至图19详细描述使用特定形状自适应振荡器(PSAO)和有限状态机(FSM)来计算或获得输出扭矩的方法。
<使用PSAO和/或FSM计算输出扭矩的方法>
图5是示出根据至少一个示例实施例的计算输出扭矩的方法的流程图。
参照图5，在操作510，图3的传感器320可测量关节角。例如，传感器320可测量用户的髋关节角。传感器320可基于期望的(或者，可选地，预定的)时间段测量关节角。
在操作520，通信器311从传感器320接收测量的关节角，并发送测量的关节角。传感器320和通信器311可使用无线局域网来交换数据。
由于关节角是基于期望的(或者，可选地，预定的)时间段测量的，因此测量的关节角可产生与时间轴相应的轨迹。
在操作530，图3的处理器312基于关节角确定步态周期。例如，处理器312可基于针对关节角的轨迹确定步态周期。
处理器312可使用特定形状自适应振荡器(PSAO)连续确定步态周期。例如，处理器312可基于预设关节角的轨迹确定当前步态周期。将参照图8详细描述预设关节角的轨迹。
使用PSAO获得的步态周期可以是第一步态周期。
在一些示例实施例中，控制器130可包括单个处理器312，从而操作530和操作540可由同一处理器312执行。
在其它示例实施例中，图3的控制器310可包括多个处理器，从而操作530和操作540可由多个的处理器312中的不同处理器执行。
虽然在以下描述中由相同的处理器执行操作530和操作540，但是可由单独的处理器执行操作530和操作540。
在操作540，处理器312可使用有限状态机(FSM)获得步态参数。例如，处理器312可基于关节角获得针对包括在FSM中的期望的(或者，可选地，预定的)数量的步态状态之间的转换的步态参数。将参照图12至图14详细描述所述数量的步态状态中的转换。
步态参数可包括使用FSM测量的第二步态频率和第二步态周期。将参照图15详细描述使用FSM测量的第二步态频率和第二步态周期。
在一些示例实施例中，处理器312可并行执行操作530和操作540，以使处理器312并行确定基于PSAO的步态周期和基于FSM的步态参数。
在其它示例实施例中，处理器312可在操作540中确定步态参数，在操作530中可使用步态参数作为参考值来通过PSAO确定步态周期。
在操作550，处理器312可基于步态周期和步态参数计算或获得输出扭矩。
例如，在一些示例实施例中，处理器312可基于第一步态周期和步态参数(例如，第二步态周期)确定最终步态周期。处理器312可计算与最终步态周期相应的输出扭矩。
在其它示例实施例中，当步态参数被用作用于通过PSAO确定步态周期的参考值时，处理器312可计算与第一步态周期相应的输出扭矩。
将参照图16至图18详细描述计算输出扭矩的方法。
在操作560，处理器312可设置针对计算的图3的驱动部330中的输出扭矩的信号。例如，处理器312可通过经由通信器311将针对输出扭矩的信号传输到驱动部330来设置驱动部330中的输出扭矩。
驱动部330可基于所述信号使用电机来产生扭矩。
图6是示出根据至少一个示例实施例的获得步态周期的方法的流程图。
特定形状自适应振荡器(PSAO)可以是接收测量的关节角作为输入并输出步态周期的信号处理模块。
图3的处理器312可包括软件，当软件被执行时，将处理器312配置为PSAO模块。在以下描述中，PSAO的描述可以被解释为处理器312的描述。
图5的操作530可包括操作610和操作620。
参照图6至图8，在操作610，处理器312可计算步态频率。
如图8所示，存储在PSAO中的关节角的参考轨迹(以下，简称为参考轨迹)可以是针对步态周期的关节角的参考轨迹。
步态周期可以是从第一条腿接触地面的时刻到第一条腿再次接触地面的时刻的单个时间段。
如图7所示，步态周期可被定义为在单个时间段期间线性增加的变量。虽然图7示出两条腿中的仅一条腿的轨迹，但是相同的描述可适用于另一条腿的轨迹。
例如，在步态周期中，0％可指示在执行摆动之后腿接触地面的状态，0％与60％之间的范围可指示腿支撑身体站立的状态，60％与100％之间的范围可指示腿执行摆动的状态，100％可指示腿在执行摆动之后刚刚接触地面之前的状态。
PSAO可包括多个振荡器，每个振荡器可具有偏移、基础频率或从基础频率调制的频率。多个振荡器可具有各自的相位和振幅。从基础频率调制的频率可以是基础频率的整数倍频率。
具体地讲，PSAO可通过将参考轨迹、相位和振幅应用于多个振荡器来获得多个振荡器的角度，其中，每个振荡器具有基础频率和与基础频率的整数倍相应的频率。
PSAO可通过将从多个振荡器获得的角进行重叠来产生重叠角。PSAO可通过按步态周期的顺序组合产生的重叠角，来产生重叠角轨迹。PSAO可迭代地校正多个振荡器中的每个振荡器的基础频率、偏移、相位和振幅，以减小(或者，可选地，最小化)重叠角与测量的关节角之间的误差。
通过迭代地执行校正，重叠角轨迹可接近测量的关节角的轨迹。多个振荡器中的每个振荡器的基础频率、偏移和振幅可向期望的(或者，可选地，预定的)值收敛，以与测量的关节角的轨迹相应。
当产生的重叠角轨迹与测量的关节角的轨迹相应时，PSAO的基础频率可与步态频率相应。具有基础频率的振荡器的相位可与当前步态相位相应。
以下，将使用等式描述校正用于上述PSAO的多个振荡器中的每个振荡器的基础频率、偏移、相位和振幅以周期性地与测量的关节角的轨迹相应的方法和计算步态相位的方法。
[等式1]
处理器312可使用等式1计算重叠角。
在等式1中，i表示PSAO的多个振荡器中的第i个振荡器(i-th oscillator)，n表示测量和关节角的校正周期的索引，θp表示重叠角，αo表示重叠角的偏移，αi表示第i振荡器的振幅，表示参考轨迹的函数，表示第i振荡器的相位。
[等式2]
ε(n)＝θh(n)-θp(n)
处理器312可使用等式2来计算误差值。误差值可以是测量的关节角与使用等式1计算的重叠角之间的差值。
在等式2中，ε表示误差值，θh表示测量的关节角。
[等式3]
处理器312可使用等式3来表示PSAO的振荡器的关节角参考轨迹的变化。
[等式4]
处理器312可使用等式4来校正PSAO的多个振荡器中具有基础频率的i倍频率的振荡器的振幅。
在等式4中，振荡器的振幅校正量可通过将振幅校正增益、误差值与通过将第i振荡器的相位应用于参考轨迹的函数而获得的结果值相乘，并将相乘的结果值除以振荡器的索引来计算。
在等式4中，当前振幅校正值可通过将振幅校正量与校正迭代时间段Ts相乘，并将之前的振幅校正值与相乘的结果值相加来计算。
在等式4中，当前振幅校正值可被限定为不小于“0”。可通过等式4减小测量的关节角与重叠角之间的误差值。
在等式4中，kα表示振幅校正增益，Ts表示关节角的测量和校正迭代时间段。采样周期可在大约1毫秒(ms)到10毫秒的范围内。
[等式5]
处理器312可使用等式5来计算PSAO的多个振荡器中具有基础频率的i倍频率的振荡器的相位。
第i振荡器可具有基础频率的i倍频率。相位增量可因将误差值与参考轨迹的变化相乘而获得的值而改变。因此，测量的关节角的轨迹与重叠角轨迹之间的误差值可降低。
为了校正相位，可通过将振荡器的索引与PSAO的基础频率相乘来计算第一值，通过将相位校正增益、误差与通过将振荡器的相位应用于针对参考轨迹的变化的函数而获得的结果值相乘并将相乘的结果值除以多个振荡器的振幅之和来计算第二值。可通过将第一值与第二值相加来计算第i振荡器的相位校正值。通过将校正周期时间段与计算的校正值相乘并将在之前采样时间校正的相位与相乘的结果值相加，可计算第i振荡器的当前校正相位。
在等式5中，表示相位校正增益，ω表示PSAO的基础频率。
[等式6]
处理器312可使用等式6来校正PSAO的基础频率。
在等式6中，可通过将频率校正增益、误差值与通过将第一振荡器的相位应用于针对参考轨迹的改变的函数而获得的结果值相乘，并将相乘的结果值除以多个振荡器的振幅之和来计算第三值。
在等式6中，可通过将通过将耦合频率增益与通过将-1/2和由另一PSAO在另一方面测量的关节角轨迹的频率与当前PSAO的基础频率之间的差的平方相乘而获得的值的自然指数值相乘而获得的针对除等式6中计算的关节之外的所有关节的值，与在另一方面测量的关节角轨迹的频率与基础频率之间的差相加，来获得第四值。
例如，当前PSAO可测量右髋关节的角度轨迹的频率，另一PSAO可测量左髋关节的角度轨迹的频率。
等式6的第三值可以是用于校正基础频率以使PSAO的基础频率可与测量的关节角的轨迹的频率相应的值。
通常，左关节角轨迹的估计频率可与右关节角轨迹的估计频率一致。然而，当估计频率不一致时，第四值可以是用于将基础频率校正为匹配不同频率的值。
具体地，当两个频率之间的差很大时，第四值的自然指数部分可向“0”收敛。因此，可阻碍两个频率之间的耦合。当两个频率之间的差适当时，第四值的自然指数部分可使两个频率彼此相同。
第三值与第四值之和可以是PSAO的基础频率的校正量。通过将第三值和第四值之和与校正时间段相乘，并将之前校正基础频率与相乘的结果值相加，可计算当前校正基础频率。
在等式6中，kω表示频率校正增益，kc表示耦合频率增益，ωext由另一PSAO在另一方面测量的关节角轨迹的频率。
[等式7]
α0(n+1)＝α0(n)+Tsk0ε
处理器312可使用等式7来校正PSAO的重叠角的偏移。
等式7可通过将PSAO的重叠角的偏移校正为与测量的关节角的偏移相应来减小由偏移造成的计算误差。
在等式7中，ko表示偏移校正增益。通过上述等式，PSAO可通过在步态持续时间期间将重叠角连续计算为与测量的关节角相应，来匹配重叠角轨迹与计算的关节角轨迹。
处理器312可包括PSAO或PSAO模块。例如，处理器312可包括针对左髋关节的PSAO和针对右髋关节的PSAO。
处理器312可使用等式1至等式7来计算步态频率。
在操作620，处理器312可基于步态频率获得步态周期。
处理器312可使用相位补偿自适应振荡器(PCAO)获得步态周期。
在一个示例中，PCAO可以是接收测量的关节角作为输入并输出当前步态周期的单个处理模块。
在另一示例中，PCAO可以是PSAO的下级概念，并可使用正弦波替代PSAO的参考轨迹。
处理器312可包括软件，当由处理器312执行软件时，将处理器312配置为PCAO模块。在以下描述中，PCAO的描述可被解释为处理器312的描述。
PCAO可包括第一自适应振荡器AO-1、第二自适应振荡器AO-2和步态周期计算器。
第一自适应振荡器AO-1可接收测量的关节角作为输入，并通过将具有基础频率和从基础频率调制的频率的三角函数进行重叠来计算第一重叠角轨迹。第一自适应振荡器AO-1可计算与具有基础频率的三角函数的相位相应的第一相位。
第二自适应振荡器可基于由步态周期计算器计算的当前步态周期，将关于与当前步态周期相应的参考轨迹的参考角应用于具有基础频率和从基础频率调制的频率的三角函数。第二自适应振荡器AO-2可通过将应用了参考角的三角函数进行重叠来计算第二重叠角轨迹。第二自适应振荡器AO-2可计算与具有基础频率的三角函数的相位相应的第二相位。
PCAO的第一自适应振荡器AO-1是仅计算与当前测量的关节的角度相应的相位的模块。因此，第一自适应振荡器AO-1不针对第一重叠角轨迹和在用户步行时基于参考轨迹计算的第二重叠角轨迹进行补偿。
为了补偿第一重叠角轨迹和第二重叠角轨迹，可另外包括PCAO的第二自适应振荡器AO-2。
步态相位计算器可通过基于由第一自适应振荡器AO-1计算的第一相位和由第二自适应振荡器AO-2计算的第二相位来反映第一相位与第二相位的相位差，来计算当前步态相位。
从第一自适应振荡器AO-1输出的第一相位可以是通过将测量的关节角应用于具有第一自适应振荡器AO-1的基础频率和从基础频率调制的频率的三角函数来重叠的第一重叠角轨迹。第一相位可以是构成第一重叠角轨迹的相位的三角函数中具有基础频率的三角函数的相位。
步态周期可将脚跟接触地面的时刻用作参考时间点。
第一相位不是在脚跟接触地面的时刻是参考时间点的假设下计算的。因此，第一相位可能与步态周期不相应。为了补偿参考时间点的这样的差异，步态相位计算器可通过校正第一相位来确定步态周期。
可通过使用第二自适应振荡器AO-2计算第二重叠角轨迹，并将与第二重叠角轨迹的相位相应的第二相位与第一相位进行比较，来校正第一相位。
基于与步态周期相应的参考轨迹的参考角度由第二自适应振荡器AO-2计算的第二相位可以是通过将具有第二自适应振荡器AO-2的基础频率和从基础频率调制的频率的三角函数进行重叠而计算的第二重叠角轨迹的相位。第二相位可以是构成第二重叠角轨迹的相位的三角函数中具有基础频率的三角函数的相位。
PCAO可通过基于由步态相位计算器累积的第二相位与第一相位之间的相位差补偿第一相位，来计算步态周期。
第一自适应振荡器AO-1和第二自适应振荡器AO-2可以是自适应振荡器(AO)模块。
处理器312可使用以下等式来执行第一自适应振荡器AO-1和第二自适应振荡器AO-2的操作。
[等式8]
处理器312可使用等式8来计算第一自适应振荡器AO-1和第二自适应振荡器AO-2中的重叠角。
可通过将偏移与通过将构成单个AO的多个振荡器的相位应用于根据各个振荡器的振幅的正弦函数而获得的值相乘而获得值之和相加，来计算重叠角。
PSAO可将重叠角计算为与测量的关节角相应，并在步态时间期间连续执行计算，从而使重叠角接近测量的关节角的轨迹。
在等式8中，i表示多个振荡器的索引，n表示关节角的测量和校正周期的索引，θp表示重叠角，αo表示重叠角的偏移，αi表示第i振荡器的振幅，表示第i振荡器的相位。
[等式9]
ε(n)＝θh(n)-θp(n)
处理器312可使用等式9来计算单个AO中的误差值。
误差值可以是AO的输入值与由等式8计算的重叠角之间的差值。第一自适应振荡器AO-1的输入值可以是测量的关节角，第二自适应振荡器AO-2的输入值可以是与当前步态相位相应的参考角。
在等式9中，ε表示误差值，θh表示AO的输入值。
[等式10]
处理器312可使用等式10来校正PCAO的多个振荡器中具有基础频率的i倍频率的振荡器的振幅。
可通过将通过将振幅校正增益、误差值与将第i振荡器的相位应用于正弦函数而获得的结果值相乘而获得的值除以振荡器索引，来计算振幅校正量。可通过将振幅校正量与校正迭代时间段Ts相乘，并将之前的振幅校正值与相乘的结果值相加，来计算当前振幅校正值。
当前振幅校正值可被限定为不小于“0”。
测量的关节角与重叠角之间的误差值可通过等式10而减小。
在等式10中，kα表示振幅校正增益，Ts表示关节角的测量和校正迭代时间段。采样周期可在大于1毫秒到10毫秒的范围内。
[等式11]
处理器312可使用等式11来计算PCAO的多个振荡器中具有基础频率的i倍频率的振荡器的相位。
第i振荡器可具有基础频率的i倍频率。
相位增加可因通过将误差值与余弦函数值相乘而获得的值而改变。因此，AO的输入与AO的重叠角之间的误差值可降低。
为了校正相位，可通过将振荡器的索引与AO的基础频率相乘来计算第五值。
可通过将相位校正增益、误差与通过将相应振荡器的相位应用于余弦函数而获得的值相乘并将相乘的结果值除以多个振荡器的振幅之和，来计算第六值。
可通过将第五值与第六值相加来计算第i振荡器的相位校正值。通过将相位校正值与校正时间段相乘，并将之前的校正相位与相乘的结果值相加，可计算第i振荡器的当前校正相位。
在等式11中，表示相位校正增益，ω表示AO的基础频率。
[等式12]
处理器312可使用等式12来校正PCAO的基础频率。
可通过将频率校正增益、误差值与将第一振荡器的相位应用于针对参考轨迹的改变的函数的结果值相乘，来计算第七值。
可通过将通过将耦合频率增益与通过将-1/2和由另一PCAO在另一方面测量的关节角轨迹的频率与当前PCAO的AO的基础频率之间的差的平方相乘而获得的值的自然指数值相乘而获得的针对除等式12中计算的关节之外的所有关节的值，与在另一方面测量的关节角轨迹的频率与基础频率之间的差相加，来获得第八值。
例如，当前PCAO可测量右髋关节的角度轨迹的频率，另一PCAO可测量左髋关节的角度轨迹的频率。
等式12的第七值可以是用于校正基础频率以使AO的基础频率可与测量的关节角的轨迹的频率相应的值。
通常，左关节角轨迹的估计频率可与右关节角轨迹的估计频率一致。当估计频率彼此不同时，第八值可以是用于将基础频率校正为匹配不同频率的值。
具体地，当两个频率之间的差很大时，第八值的自然指数部分可收敛于“0”。因此，可阻碍两个频率之间的耦合。当两个频率之间的差适当时，第八值的自然指数部分可使两个频率彼此相同。
第七值与第八值之和可以是AO的基础频率的校正量。通过将第七值和第八值之和与校正时间段相乘，并将之前的校正基础频率与相乘的结果值相加，可计算当前校正基础频率。
在等式12中，kω表示频率校正增益，kc表示耦合频率增益，ωext由另一PCAO在另一方面测量的关节角轨迹的频率。
[等式13]
α0(n+1)＝α0(n)+Tsk0ε
等式13是用于校正PCAO的重叠角的偏移的等式。
等式13可通过将PCAO的重叠角的偏移校正为与测量的关节角的偏移相应来减小由偏移造成的计算误差。
在等式13中，ko表示偏移校正增益。
[等式14]
处理器312可基于第一相位和第二相位使用等式14来计算当前步态周期。
通过将通过在每个周期累积第一相位和第二相位之间的相位差而获得的值与第一相位相加，可计算步态周期。随着补偿第一相位与第二相位之间的相位差的循环被重复，第一相位与第二相位之间的相位差可收敛于期望的(或者，可选地，预定的)值。
被配置为PCAO的处理器312使用等式8至等式14可获得与参考轨迹和测量的关节角的轨迹相应的步态周期。获得的步态周期可以是第一步态周期。
处理器312可包括PCAO或PCAO模块。例如，处理器312可包括针对左髋关节的PCAO和针对右髋关节的PCAO。
图7示出根据至少一个示例实施例的由PSAO获得的步态周期。
所示步态周期示出理想步态周期，理想步态周期可以是从步态开始时间获得的理想步态周期。理想步态周期可具有从步态的开始线性增加的值。
图8示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期的髋关节的关节角的参考轨迹。
在髋关节的关节角具有正值的时间段，用户的腿在用户的中心轴的前面。在髋关节的关节角具有负值的时间段，用户的腿在用户的中心轴的后面。
在图8的示例中，参考轨迹被设置为具有40度的最大关节角和-20度的最小关节角。
图9示出根据至少一个示例实施例的针对步态周期设置的辅助扭矩。
当当前步态周期被确定时，可计算与获得的步态周期相应的辅助扭矩。例如，当当前步态周期与60％相应时，可计算与步态周期60％相应的辅助扭矩。
具有正值的辅助扭矩可提供沿使腿从前向后移动的方向的力。相反地，具有负值的辅助扭矩可提供沿使腿从后向前移动的方向的力。
图9的曲线图示出针对参考轨迹计算的辅助扭矩。计算的辅助扭矩可基于获得的关节角的轨迹而改变。例如，当测量的步态频率大于预设步态频率时，辅助扭矩可增大。
将参照图16至图18详细描述计算辅助扭矩或输出扭矩的方法。
图10示出根据至少一个示例实施例的髋关节的测量的关节角的轨迹。
图3的处理器312可基于测量的关节角产生关节角的轨迹。
处理器312可基于测量的关节角的轨迹和参考轨迹获得当前步态周期。例如，处理器312可使用PSAO计算由测量的关节角的轨迹指示的步态频率。处理器312可基于步态频率获得当前步态周期。
图11示出根据至少一个示例实施例的针对时间的步态周期。
在从步态开始时间经过期望的(或者，可选地，预定的)时间量之后使用PSAO获得的步态周期可显示出线性增加的函数的形状。当步态速度相对恒定时，获得的步态周期可与真实值的步态周期最相似。
在步态状态急速改变的情况下，使用PSAO获得步态周期的方法不能快速估计真实值的步态周期。例如，步态状态急速改变的情况可包括步态开始的情况和步态速度突然改变的情况。
为了对这样的情况做准备，除使用PSAO的方法之外，处理器312可使用FSM。
将参照图12至图15详细描述另外使用FSM的方法。
<使用PSAO和FSM的方法>
图12是示出根据至少一个示例实施例的获得步态参数的方法的流程图。
参照图12，图5的操作540可包括操作1210至操作1240。
在操作1210，图3的处理器312可接收测量的关节角。关节角可以是当前关节角。
在操作1220，处理器312可基于关节角确定当前步态状态。
在一些示例实施例中，处理器312可将针对关节角的期望的(或者，可选地，预定的)数量的步态状态中与测量的关节角相应的步态状态，确定为当前步态状态。
在其它示例实施例中，处理器312可基于先前的步态状态和关节角确定当前步态状态。
当相同的关节角被测量时，当前步态状态可基于先前的步态状态而不同。
将参照图13详细描述步态状态。
在操作1230，处理器312可通过将先前的步态状态与当前步态状态进行比较来验证是否发生步态状态的转换。
响应于转换未发生的验证，处理器312可重复执行操作1210。
在操作1240，处理器312可响应于发生转换的验证而获得步态参数。例如，步态参数可包括第二步态周期和第二步态频率。
将参照图15详细描述第二步态周期和第二步态频率。
图13示出根据至少一个示例实施例的步态状态。
可预先确定针对步态的用户的一条腿的步态状态。例如，步态状态可包括站立和摆动。左腿的步态状态可包括左站立(LSt)和左摆动(LSw)。右腿的步态状态可包括右站立(RSt)和右摆动(RSw)。
在FSM中，可预先针对步态状态映射步态周期。例如，步态周期0％可被映射到站立开始的时间点，步态周期60％可被映射到摆动开始的时间点，步态周期100％可被映射到站立刚刚开始之前的时间点。
图14示出根据至少一个示例实施例的步态状态的转换。
根据通常的步态机理，步态开始的步态状态可变化。然而，但是步态状态的转换可按照右站立1410、左摆动1420、左站立1430和右摆动1440的顺序发生。在执行右摆动1440之后，可重新执行右站立1410。
图15是示出根据至少一个示例实施例的获得第二步态周期和第二步态频率的方法的流程图。
参照图15，图12的操作1240可包括操作1510和操作1520。
在操作1510，图3的处理器312可获得第二步态周期作为步态参数。
处理器312可将针对当前步态状态预设的值定义为第二步态周期的值。例如，当当前步态状态与右摆动相应时，针对右摆动预设的步态周期60％可被定义为第二步态周期的值。
在操作1520，处理器312可计算第二步态频率作为步态参数。
处理器312可基于转换的时间段计算第二步态频率。例如，可通过计算将重复执行左摆动的步态状态的时间段来计算第二步态频率。
当步态状态的期望的(或者，可选地，预定的)数量与“4”相应时，针对最近四个步态状态的持续时间之和可以是针对单个复步(stride)的时间。和的倒数可以是第二步态频率。
处理器312可计算针对每个步态状态的第二步态频率，并且每当发生步态状态的转换时，将与当前步态状态相应的步态频率设置为第二步态频率
图15示出在操作1510和操作1520之后执行图5的操作550。然而，可在操作1510和操作1520之后执行图5的操作530。
在操作530，可基于在操作1510获得的第二步态周期和在操作1520获得的第二步态频率计算步态周期。
处理器312可使用第一步态周期的值替换第二步态周期的值。当第二步态周期的值被第一步态周期的值替换时，可减小可在步态的早期出现的相位估计的误差。
在另一示例中，处理器312可使用第二步态频率作为参考值来执行操作610。当第二步态频率被用作参考值时，可减小用于获得步态频率的时间量。例如，处理器312可直接将第二步态频率设置为步态频率。
图16示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图。
参照图16，图5的操作550可包括操作1610至操作1630。
在操作1610，图3的处理器312可验证获得的步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值。例如，步态参数可以是第二步态周期。在一些示例实施例中，阈值可以是10％。
可响应于获得的步态周期与步态参数之间的差小于预设阈值的验证，而执行操作1620。
在操作1620，处理器312可基于步态周期和步态参数计算扭矩。
处理器312可使用作为参考值的步态参数校正获得的步态周期。例如，如上所述，处理器312可使用PSAO来校正步态周期。
处理器312可计算或获得与校正的步态周期相应的输出扭矩。
处理器312可响应于获得的步态周期与步态参数之间的差大于或等于预设阈值的验证执行操作1630。
在操作1630，处理器312可仅基于步态参数计算扭矩。
处理器312可将步态参数的值设置为步态周期的值。例如，处理器312可将使用PSAO获得的步态周期改变为步态参数，例如，通过FSM获得的第二步态周期。
处理器312可计算或获得与设置的步态周期相应的输出扭矩。
图17是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图。
参照图17，图5的操作550可包括操作1710至操作1730。
在操作1710，图3的处理器312可验证是否满足预设条件。
预设条件可以是运动初始验证条件。例如，运动初始验证条件可以是期望的(或者，可选地，预定的)数量的步态状态中的一个步态状态被确定为当前步态状态的次数小于预设值。例如，预设值可以是“2”。具体地，运动初始验证条件可以是在步态开始之后执行两个复步或更少复步。
响应于满足预设条件的验证，可执行操作1720。
在操作1720，处理器312可仅基于步态参数计算扭矩。例如，步态参数可以是第二步态周期。
处理器312可计算与第二步态周期相应的扭矩。
响应于不满足预设条件的验证，可执行操作1730。
在操作1730，处理器312可基于步态周期和步态参数计算扭矩。
处理器312可基于步态参数校正步态周期。处理器312可针对校正的步态周期计算扭矩。
图18是示出根据至少一个示例实施例的计算扭矩的方法的流程图。
参照图18，图5的操作550可包括操作1810和操作1820。
在操作1810，图3的处理器312可基于步态周期和步态参数确定最终步态周期。
处理器312可通过基于步态参数校正步态周期来计算最终步态周期。
在操作1820，处理器312可计算与最终步态周期相应的扭矩。计算的扭矩可以是输出扭矩。
处理器312可使用于参考轨迹相应的扭矩函数计算或获得输出扭矩。例如，处理器312可基于最终步态周期转换与参考轨迹相应的扭矩函数，并使用转换的扭矩函数计算输出扭矩。
针对步态速度的至少一个参考轨迹可被存储在PSAO中。
例如，当用户奔跑时，具体地，当步态速度高时，参考轨迹可在关节角上具有大的改变。
当用户步行时，具体地，当步态速度低时，参考轨迹可在关节角上具有适当的改变。
可基于预设为与校正的参考轨迹相应的辅助扭矩数据计算输出扭矩。关节角分别与辅助扭矩匹配的预设辅助扭矩数据可以以查找表的形式被存储在图3的存储器313中。
处理器312可搜索针对测量的关节角的校正的参考轨迹和与关节角匹配的辅助扭矩。处理器312可将找到的辅助扭矩确定为与当前步态周期相应的辅助扭矩。
多项辅助扭矩数据可被预设为与校正的参考轨迹相应。例如，预设的辅助扭矩数据可以是根据用户的每个步态速度分类的辅助扭矩数据。预设的辅助扭矩数据可以是根据地面的倾斜度分类的辅助扭矩数据。预设的辅助扭矩数据可以是根据用户的年龄分类的辅助扭矩数据。预设的辅助扭矩数据可以是根据用户的性别分类的辅助扭矩数据。预设的辅助扭矩数据可以是根据用户的体重分类的辅助扭矩数据。
图19示出根据至少一个示例实施例的最终获得的步态周期的结果。
参照图19，实线1920指示真实值的步态周期。真实值的步态周期可连续增加。
例如，当步态频率恒定时，真实值的步态周期可线性增加。在图19中，第一左摆动与第一右站立之间的步态周期的真实值线性增加。
相反地，当步态频率不恒定时，步态周期的真实值可非线性增加。在图19中，第一右站立与第二左摆动之间的步态周期的真实值非线性增加。
虚线1910指示获得的步态周期。
当仅使用PSAO获得步态周期时，在步态的早期获得的步态周期与步态周期的真实值之间的差可能是相当大的。
当发生第一转换时，例如，当发生左摆动LSw时，图3的处理器312可将由FSM测量的第二步态周期设置为步态周期。在发生转换之后，获得的步态周期跟随步态周期的真实值。
当步态速度改变时，处理器312可基于从FSM获得的步态参数获得步态周期。在图19中，在第一右站立(RSt)与第二左摆动(LSw)之间的时间段获得的步态周期跟随真实值的非线性步态周期。
图20至图22示出根据至少一个示例实施例的步行辅助装置。
参照图20至图22，示出可穿戴在人体上的可穿戴步行辅助装置1的另一示例。图20是步行辅助装置1的前视图。图21是步行辅助装置1的侧视图。图22是步行辅助装置1的后视图。
步行辅助装置1可包括图1的驱动部110、传感器部120、IMU传感器130和控制器140。
如图20至图22所示，步行辅助装置1可具有被穿戴在用户的左腿和右腿上的外骨骼结构。例如，在穿戴着步行辅助装置1时，用户可执行运动，例如，伸展、弯曲、内收和外展。伸展运动可以是伸展关节的运动，弯曲运动可以是弯曲关节的运动。内收运动可以是使腿接近身体的中心轴的运动。外展运动可以是将腿拉离身体的中心轴的运动。
参照图20至图22，步行辅助装置1可包括主体10、装置部20R、20L、30R、30L、40R和40L。
主体10可包括外壳11。各种组件可嵌入在外壳11中。嵌入在外壳11中的组件可包括中央处理器(CPU)、印刷电路板(PCB)、各种类型的存储装置和电源。主体10可包括图1的控制器140。控制器140可包括CPU和PCB。
CPU可以是微处理器。微处理器可以是包括算术逻辑单元、寄存器、程序计数器、指令解码器和/或控制电路的硅片上的组件。CPU可选择适于步态任务的控制模式，并基于选择的控制模式产生控制信号以控制装置部20R、20L、30R、30L、40R和40L的操作。
PCB可以是印刷了电路的板。CPU和/或各种存储装置可设置在PCB上。PCB可固定在外壳11的内侧表面。
各种类型的存储装置可嵌入在外壳11中。存储装置可包括通过磁化磁盘表面来存储数据的磁盘存储装置和使用各种类型的存储半导体存储数据的半导体存储装置。
嵌入在外壳11中的电源可向嵌入在外壳11中的各种组件或装置部20R、20L、30R、30L、40R和40L供电。
主体10还可包括腰部支撑器12以支撑用户的腰部。腰部支撑器12可具有弧形板的形状以支撑用户的腰部。
主体10还可包括用于将外壳11固定在用户的髋部的固定部11a和用于将腰部支撑器12固定于用户的腰部的固定部12a。固定部11a和12a可使用带子、腰带和具有弹性的绳之一被实施。
主体10可包括IMU传感器130。例如，IMU传感器130可设置在外壳11的外部或内部。IMU传感器130可安装在设置在外壳11的内部的PCB上。IMU传感器130可测量加速度和角速度。
装置部20R、20L、30R、30L、40R和40L还可被称为第一结构部20R和20L、第二结构部30R和30L以及第三结构部40R和40L。
第一结构部20R和20L可在步态运动期间辅助用户的大腿部和髋关节的运动。第一结构部20R和20L可包括第一驱动部21R和21L、第一支撑器22R和22L以及第一固定部23R和23L。
驱动部110可包括第一驱动部21R和21L。因此，参照图1至图19提供的驱动部110的描述可替代第一驱动部21R和21L的描述。
第一驱动部21R和21L可设置在第一结构部20R和20L的髋关节处，并产生沿期望的(或者，可选地，预定的)方向的各种量级的扭矩。由第一驱动部21R和21L产生的扭矩可被应用于第一支撑器22R和22L。第一驱动部21R和21L可被设置为在人体的髋关节的运动范围内旋转。
第一驱动部21R和21L可基于从主体10提供的控制信号被驱动。第一驱动部21R和21L可使用电机、真空泵和液压泵之一被实施。然而，示例实施例不限于此。
关节角传感器可设置在第一驱动部21R和21L附近。关节角传感器可检测第一驱动部21R和21L在旋转轴上旋转的角度。传感器部120可包括关节角传感器。
第一支撑器22R和22L可物理连接到第一驱动部21R和21L。第一支撑器22R和22L可通过由第一驱动部21R和21L产生的扭矩沿预定方向旋转。
第一支撑器22R和22L可以以各种形状被实施。在一个示例中，第一支撑器22R和22L可以以多个段彼此连接的形状被实施。在此示例中，可在段之间提供连接处，第一支撑器22R和22L可通过连接处在预定范围内弯曲。在另一示例中，第一支撑器22R和22L可以以棒的形状被实施。在此实施例中，第一支撑器22R和22L可使用柔性材料被实施以在预定范围内弯曲。
第一固定部23R和23L可设置在第一支撑器22R和22L中。第一固定部23R和23L可将第一支撑器22R和22L固定于用户的大腿部。
图20至图22示出第一固定部23R和23L将第一支撑器22R和22L固定于用户大腿部的外侧的情况。当第一支撑器22R和22L响应于第一驱动部21R和21L正在被驱动而旋转时，固定了第一支撑器22R和22L的大腿部也可沿与第一支撑器22R和22L的旋转方向相同的方向旋转。
第一固定部23R和23L可使用带子、腰带和具有弹性的绳之一被实施，或可使用金属材料被实施。图20示出第一固定部23R和23L为链条的情况。
第二结构部30R和30L可在步态运动期间辅助用户的小腿部和膝关节的运动。第二结构部30R和30L可包括第二驱动部31R和31L、第二支撑器32R和32L以及第二固定部33R和33L。
第二驱动部31R和31L可设置在第二结构部30R和30L的膝关节处，并产生沿预定方向的各种量级的扭矩。由第二驱动部31R和31L产生的扭矩可被应用于第二支撑器32R和32L。第二驱动部31R和31L可被设置为在人体的膝关节的运动范围内旋转。
驱动部110可包括第二驱动部31R和31L。因此，参照图1至图19提供的与髋关节相关的描述可被相似地适用于与膝关节相关的描述。
第二驱动部31R和31L可基于从主体10提供的控制信号被驱动。第二驱动部31R和31L可使用电机、真空泵和液压泵之一被实施。然而，示例实施例不限于此。
关节角传感器可设置在第二驱动部31R和31L附近。关节角传感器可检测第二驱动部31R和31L在旋转轴上旋转的角度。传感器部120可包括关节角传感器。
第二支撑器32R和32L可物理连接到第二驱动部31R和31L。第二支撑器32R和32L可通过由第二驱动部31R和31L产生的扭矩沿预定方向旋转。
第二固定部33R和33L可设置在第二支撑器32R和32L中。第二固定部33R和33L可将第二支撑器32R和32L固定于用户的小腿部。图20至图22示出第二固定部33R和33L将第二支撑器32R和32L固定于用户小腿部的外侧的情况。当第二支撑器32R和32L响应于第二驱动部31R和31L正在被驱动而旋转时，固定了第二支撑器32R和32L的小腿部也可沿与第二支撑器32R和32L的旋转方向相同的方向旋转。
第二固定部33R和33L可使用带子、腰带和具有弹性的绳之一被实施，或可使用金属材料被实施。
第三结构部40R和40L可在步态运动期间辅助用户的踝关节和相关肌肉的运动。第三结构部40R和40L可包括第三驱动部41R和41L、脚踏板42R和42L以及第三固定部43R和43L。
驱动部110可包括第三驱动部41R和41L。因此，参照图1至图19提供的与髋关节相关的描述可被相似地适用于与踝关节相关的描述。
第三驱动部41R和41L可设置在第三结构部40R和40L的踝关节处，并基于从主体10提供的控制信号而被驱动。与第一驱动部21R和21L或第二驱动部31R和31L相似，第三驱动部41R和41L可使用电机被实施。
关节角传感器可设置在第三驱动部41R和41L的附近。关节角传感器可检测第三驱动部41R和41L在旋转轴上旋转的角度。传感器部120可包括关节角传感器。
脚踏板42R和42L可设置在与用户的脚底相应的位置，并物理连接到第三驱动部41R和41L。
压力传感器可设置在脚踏板42R和42L中，以感测用户的重力。压力传感器的感测结果可被用于验证用户是否穿戴步行辅助装置1、用户是否站立以及用户的脚是否接触地面。
第三固定部43R和43L可设置在脚踏板42R和42L中。第三固定部43R和43L可将用户的脚固定于脚踏板42R和42L。
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，CD ROM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。
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 (24)

1.一种计算步行辅助装置的输出扭矩的方法，所述方法包括：
基于关节角确定步态周期；
基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数；
基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述步态周期的步骤包括：
基于所述关节角计算步态频率；
基于步态频率确定所述步态周期。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定步态参数的步骤包括：
基于所述步态状态中的先前步态状态和所述关节角，确定所示步态状态中的当前步态状态；
基于所述步态状态中的先前步态状态和所述步态状态中的当前步态状态，确定是否发生所述步态状态之间的转换；
响应于确定发生了转换，确定步态参数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，
确定步态参数的步骤还包括：确定第二步态周期作为步态参数；
计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态周期计算输出扭矩。
5.如权利要求4所述的方法，其中，确定第二步态周期的步骤包括：
将针对所述步态状态中的当前步态状态预设的值定义为第二步态周期的值。
6.如权利要求3所述的方法，其中，
确定步态参数的步骤包括：计算第二步态频率作为步态参数，
计算输出扭矩的步骤包括：基于所述步态周期和第二步态频率计算输出扭矩。
7.如权利要求6所述的方法，其中，计算第二步态频率的步骤包括：
基于转换的时间段计算第二步态频率。
8.如权利要求3所述的方法，其中，确定所述步态状态中的当前步态状态的步骤包括：
确定针对关节角的所述步态状态中与所述关节角相应的步态状态作为所述步态状态中的当前步态状态。
9.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：
确定步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；
响应于所述差大于或等于阈值的确定，基于步态参数计算输出扭矩。
10.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：
确定所述步态周期与步态参数之间的差是否大于或等于阈值；
如果所述差小于阈值，则基于所述步态周期和步态参数计算输出扭矩。
11.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：
确定是否满足一条件；
如果满足所述一条件，则基于步态参数计算输出扭矩。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述一条件是初始阶段步行条件。
13.如权利要求12所述的方法，其中，当当前步态状态被确定为是所述步态状态中的次数小于设置次数的一个步态状态的时，满足初始阶段步行条件。
14.如权利要求1所述的方法，其中，计算输出扭矩的步骤包括：
基于所述步态周期和步态参数确定最终步态周期；
计算与最终步态周期相应的输出扭矩。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述关节角是髋关节、膝关节和踝关节之一的角度。
16.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述步态周期的步骤包括：
使用特定形状自适应振荡器(PSAO)确定步态周期。
17.如权利要求1所述的方法，其中，确定步态参数的步骤包括：
基于有限状态机(FSM)确定步态参数。
18.一种扭矩计算设备，包括：
接收器，被配置为接收关节角的测量；
处理器，被配置为：
基于所述关节角确定针对预定的步态状态之间的转换的步态参数，
基于所述关节角确定步态周期，
基于所述步态周期和步态参数确定输出扭矩。
19.一种扭矩计算方法，包括：
基于测量的关节角获得第一步态周期；
基于所述关节角获得针对预定的步态状态之间的转换的第二步态周期；
当发生转换时，基于第一步态周期和第二步态周期计算最终步态周期；
计算与最终步态周期相应的扭矩。
20.一种计算应用于步行辅助装置的扭矩的方法，所述方法包括：
基于与用户的关节关联的关节角，在用户的步态周期内确定当前步态状态；
基于当前步态状态计算扭矩。
21.如权利要求20所述的方法，其中，计算扭矩的步骤包括：使用特定形状自适应振荡器(PSAO)和有限状态机(FSM)计算扭矩。
22.如权利要求21所述的方法，还包括：
使用特定形状自适应振荡器基于与用户的关节关联的关节角的轨迹确定当前步态状态。
23.如权利要求21所述的方法，还包括：
如果特定形状自适应振荡器的振荡器具有与步态频率相应的基础频率，则将所述振荡器的相位设置为当前步态状态。
24.如权利要求21所述的方法，还包括：
如果步态周期的完成次数小于阈值次数，则通过覆盖特定形状自适应振荡器来将有限状态机的相位设置为当前步态状态。
CN201610216760.5A 2015-08-11 2016-04-08 用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备 Active CN106419925B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0113226 2015-08-11
KR1020150113226A KR102485718B1 (ko) 2015-08-11 2015-08-11 보행 보조 장치의 토크 계산 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106419925A true CN106419925A (zh) 2017-02-22
CN106419925B CN106419925B (zh) 2021-08-10

Family

ID=55699441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610216760.5A Active CN106419925B (zh) 2015-08-11 2016-04-08 用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9868204B2 (zh)
EP (1) EP3136191B1 (zh)
JP (1) JP7053136B2 (zh)
KR (1) KR102485718B1 (zh)
CN (1) CN106419925B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109223453A (zh) * 2018-09-28 2019-01-18 北京精密机电控制设备研究所 一种基于规律行走步态学习的助力外骨骼装置
CN109807860A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 操纵技术Ip控股公司 生物力学辅助装置
CN110573075A (zh) * 2017-03-03 2019-12-13 创新民族株式会社 行走教导系统、行走教导方法
CN110587613A (zh) * 2019-10-15 2019-12-20 北京理工大学 一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法
CN113317776A (zh) * 2020-12-29 2021-08-31 武汉理工大学 一种无足底压力外骨骼多种运动模式下的步态相位检测方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6686501B2 (ja) * 2016-02-15 2020-04-22 株式会社ジェイテクト 往復運動体の周波数検出装置及び揺動関節装置
DE102017122741A1 (de) * 2016-10-03 2018-04-26 Jtekt Corporation Assistenzvorrichtung
EP3556522B1 (en) * 2016-12-16 2022-04-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method for controlling robot
KR20180076759A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 삼성전자주식회사 센서 장치 및 센서 장치를 이용하는 보행 보조 장치
US10710237B2 (en) * 2017-03-22 2020-07-14 Jtekt Corporation Assist device
KR102510874B1 (ko) 2017-06-15 2023-03-16 삼성전자주식회사 보행 보조 방법 및 이를 수행하는 장치들
US11717187B2 (en) 2017-06-15 2023-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Walking assistance method and apparatuses
KR101991667B1 (ko) * 2017-07-14 2019-06-21 재단법인 아산사회복지재단 재활로봇 커프 및 이를 포함하는 재활훈련장치
JP7066830B2 (ja) * 2017-08-29 2022-05-13 ローム ロボティクス インコーポレイテッド 外骨格適合評価システム及び方法
US20210369533A1 (en) * 2017-09-22 2021-12-02 North Carolina State University Hip exoskeleton
KR102546547B1 (ko) * 2018-01-11 2023-06-22 삼성전자주식회사 보행 보조 방법 및 장치
KR102614779B1 (ko) 2018-09-14 2023-12-15 삼성전자주식회사 보행 보조 방법 및 장치
KR102611914B1 (ko) * 2018-10-12 2023-12-08 삼성전자주식회사 보행 보조 장치
KR102550854B1 (ko) * 2018-12-13 2023-07-04 삼성전자주식회사 보행 보조 방법 및 그 방법을 수행하는 보행 보조 장치
KR102626098B1 (ko) * 2018-12-13 2024-01-18 삼성전자주식회사 보행 보조 장치를 제어하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
CN111377004B (zh) * 2018-12-28 2021-11-16 深圳市优必选科技有限公司 一种双足机器人步态控制方法以及双足机器人
EP3711657A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-23 Koninklijke Philips N.V. Walking aid recommendations
KR20210035958A (ko) 2019-09-24 2021-04-02 삼성전자주식회사 착용형 장치 및 이의 동작 방법
KR20210036102A (ko) 2019-09-25 2021-04-02 삼성전자주식회사 스마트 인솔 및 이를 포함하는 밸런스 향상 장치
KR20210052603A (ko) 2019-10-28 2021-05-11 삼성전자주식회사 웨어러블 장치를 이용한 균형 훈련 방법 및 그 웨어러블 장치
KR20210053389A (ko) 2019-11-01 2021-05-12 삼성전자주식회사 허벅지 형상에 기초하여 변형 가능한 보행 보조 장치
KR20210053388A (ko) 2019-11-01 2021-05-12 삼성전자주식회사 운동 보조 장치
KR20210054086A (ko) 2019-11-04 2021-05-13 삼성전자주식회사 웨어러블 장치 및 그 웨어러블 장치에 의해 수행되는 운동 지원 방법
JP2022013405A (ja) * 2020-07-03 2022-01-18 日本電気株式会社 推定装置、推定方法、プログラム

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101242797A (zh) * 2005-09-02 2008-08-13 本田技研工业株式会社 运动辅助装置及其控制系统与控制程序
CN101346110A (zh) * 2005-10-26 2009-01-14 奥托·博克保健Ip两合公司 用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置
CN101571917A (zh) * 2009-06-16 2009-11-04 哈尔滨工程大学 基于视频的正面步态周期检测方法
US20100206348A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Demetrios Markou Crutch
CN102036638A (zh) * 2008-05-20 2011-04-27 加利福尼亚大学董事会 通过使用负载外骨骼来减少人在稳定行走时的氧损耗的装置和方法
CN102098986A (zh) * 2008-07-23 2011-06-15 伯克利仿生技术公司 外骨骼和控制该外骨骼的迈步腿的方法
CN102202613A (zh) * 2008-09-04 2011-09-28 Iwalk股份有限公司 混合型地形自适应下肢系统
US20120158179A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Robot control apparatus
CN102639085A (zh) * 2009-08-31 2012-08-15 Iwalk股份有限公司 使用下肢假体或矫形器来执行起立顺序
US20120259431A1 (en) * 2011-01-21 2012-10-11 Zhixiu Han Terrain adaptive powered joint orthosis
US20130310979A1 (en) * 2012-04-18 2013-11-21 Massachusetts Institute Of Technology Neuromuscular Model-Based Sensing And Control Paradigm For A Robotic Leg
CN104684509A (zh) * 2012-05-24 2015-06-03 艾克索仿生技术公司 带动力的下肢矫形器及其操作方法

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4697808A (en) * 1985-05-16 1987-10-06 Wright State University Walking assistance system
JP2001073649A (ja) * 1999-08-31 2001-03-21 Bridgestone Corp ユニットバスのドア構造
KR100661333B1 (ko) * 2000-11-17 2006-12-27 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 레그식 이동 로봇의 보용 생성장치
GB0104995D0 (en) * 2001-02-28 2001-04-18 Isis Innovation Artificial morpho-functional multiped and motion controller therefor
US7393335B2 (en) * 2004-05-06 2008-07-01 Carvey Matthew R Metabolically efficient leg brace
US20070123997A1 (en) * 2005-03-31 2007-05-31 Massachusetts Institute Of Technology Exoskeletons for running and walking
JP4008465B2 (ja) * 2005-09-02 2007-11-14 本田技研工業株式会社 運動誘導装置
KR100924843B1 (ko) 2007-02-12 2009-11-02 연세대학교 산학협력단 마비환자의 족하수 및 발끌림 방지를 위한 능동형 단하지보조기
US8909370B2 (en) * 2007-05-08 2014-12-09 Massachusetts Institute Of Technology Interactive systems employing robotic companions
JP4271713B2 (ja) * 2007-10-19 2009-06-03 本田技研工業株式会社 運動補助装置
US20100132464A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Honda Motor Co., Ltd. Motion assisting device
JP2010264019A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Toyota Motor Corp 歩行補助装置
JP5802131B2 (ja) * 2009-10-21 2015-10-28 本田技研工業株式会社 運動補助装置の制御方法および歩行補助装置ならびにリハビリテーション方法
JP5083458B2 (ja) * 2009-11-04 2012-11-28 トヨタ自動車株式会社 歩行補助装置
WO2011058641A1 (ja) * 2009-11-13 2011-05-19 トヨタ自動車株式会社 歩行補助装置
JP5479875B2 (ja) * 2009-12-11 2014-04-23 トヨタ自動車株式会社 動作補助装置
JP5588738B2 (ja) * 2010-05-20 2014-09-10 本田技研工業株式会社 歩行運動補助装置
WO2012027336A1 (en) * 2010-08-23 2012-03-01 The Regents Of The University Of California Orthesis system and methods for control of exoskeletons
CN103200909B (zh) * 2010-09-27 2016-05-04 范德比尔特大学 行动辅助设备
US9682006B2 (en) * 2010-09-27 2017-06-20 Vanderbilt University Movement assistance devices
US9119762B2 (en) * 2011-05-30 2015-09-01 Honda Motor Co., Ltd. Walking assist device, walking assist method, walking state estimating device and walking state estimating method
JP5675020B2 (ja) * 2011-05-30 2015-02-25 本田技研工業株式会社 歩行状態推定装置及びこれを用いた歩行補助装置
US8736087B2 (en) * 2011-09-01 2014-05-27 Bionic Power Inc. Methods and apparatus for control of biomechanical energy harvesting
WO2013049658A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Northeastern University Lower extremity exoskeleton for gait retraining
KR20130049029A (ko) * 2011-11-03 2013-05-13 삼성전자주식회사 보행 로봇 및 그 제어 방법
CN104010613B (zh) 2011-12-21 2016-08-31 国立大学法人信州大学 动作辅助装置、及动作辅助装置的同步控制方法
JP5986445B2 (ja) 2012-07-20 2016-09-06 国立大学法人九州大学 歩行用遊脚振子運動補助具およびアシスト力の制御方法
WO2014109799A1 (en) * 2012-09-17 2014-07-17 President And Fellows Of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
JP5954089B2 (ja) 2012-10-04 2016-07-20 トヨタ自動車株式会社 歩行補助装置
US9610209B2 (en) * 2012-11-01 2017-04-04 Honda Motor Co., Ltd. Walking motion assist device
US9788985B2 (en) * 2013-03-14 2017-10-17 Yale University Friction-based orthotic impedence modulation device
CN206123638U (zh) * 2013-03-15 2017-04-26 Sri国际公司 人体增强系统
JP2014184084A (ja) 2013-03-25 2014-10-02 Equos Research Co Ltd 支援装置、及び支援プログラム
JP2014195506A (ja) 2013-03-29 2014-10-16 株式会社エクォス・リサーチ 歩行補助装置
WO2014194257A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 President And Fellows Of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
KR20150039386A (ko) 2013-10-02 2015-04-10 삼성전자주식회사 보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어방법
US9044859B2 (en) * 2013-10-31 2015-06-02 Disney Enterprises, Inc. Method for gait generation and tracking control for a bipedal walking robot
KR102115950B1 (ko) * 2013-11-07 2020-06-05 삼성전자주식회사 보행 보조 로봇 및 보행 보조 로봇의 제어 방법
KR102131277B1 (ko) * 2013-12-30 2020-07-07 삼성전자주식회사 보행 보조 장치 및 보행 보조 장치의 제어 방법
KR102186859B1 (ko) * 2014-01-09 2020-12-04 삼성전자주식회사 보행 보조 기구 및 보행 보조 기구의 제어 방법
US9662526B2 (en) * 2014-04-21 2017-05-30 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Active movement training devices, methods, and systems
JP6272735B2 (ja) * 2014-06-19 2018-01-31 本田技研工業株式会社 歩行補助装置および歩行制御プログラム
JP5758028B1 (ja) * 2014-06-19 2015-08-05 本田技研工業株式会社 歩数計測器、歩行補助装置および歩数計測プログラム
US9757254B2 (en) * 2014-08-15 2017-09-12 Honda Motor Co., Ltd. Integral admittance shaping for an exoskeleton control design framework
KR102342072B1 (ko) * 2014-10-14 2021-12-22 삼성전자주식회사 보행 보조를 제어하기 위한 장치 및 그 방법
KR102161310B1 (ko) * 2014-11-26 2020-09-29 삼성전자주식회사 보조력 설정 방법 및 장치

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101242797A (zh) * 2005-09-02 2008-08-13 本田技研工业株式会社 运动辅助装置及其控制系统与控制程序
CN101346110A (zh) * 2005-10-26 2009-01-14 奥托·博克保健Ip两合公司 用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置
CN102036638A (zh) * 2008-05-20 2011-04-27 加利福尼亚大学董事会 通过使用负载外骨骼来减少人在稳定行走时的氧损耗的装置和方法
CN102098986A (zh) * 2008-07-23 2011-06-15 伯克利仿生技术公司 外骨骼和控制该外骨骼的迈步腿的方法
CN102202613A (zh) * 2008-09-04 2011-09-28 Iwalk股份有限公司 混合型地形自适应下肢系统
US20100206348A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Demetrios Markou Crutch
CN101571917A (zh) * 2009-06-16 2009-11-04 哈尔滨工程大学 基于视频的正面步态周期检测方法
CN102639085A (zh) * 2009-08-31 2012-08-15 Iwalk股份有限公司 使用下肢假体或矫形器来执行起立顺序
US20120158179A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Robot control apparatus
US20120259431A1 (en) * 2011-01-21 2012-10-11 Zhixiu Han Terrain adaptive powered joint orthosis
US20130310979A1 (en) * 2012-04-18 2013-11-21 Massachusetts Institute Of Technology Neuromuscular Model-Based Sensing And Control Paradigm For A Robotic Leg
CN104684509A (zh) * 2012-05-24 2015-06-03 艾克索仿生技术公司 带动力的下肢矫形器及其操作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘克敏: "关节运动学", 《运动学》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110573075A (zh) * 2017-03-03 2019-12-13 创新民族株式会社 行走教导系统、行走教导方法
CN110573075B (zh) * 2017-03-03 2022-06-03 创新民族株式会社 行走教导系统、行走教导方法
CN109807860A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 操纵技术Ip控股公司 生物力学辅助装置
CN109223453A (zh) * 2018-09-28 2019-01-18 北京精密机电控制设备研究所 一种基于规律行走步态学习的助力外骨骼装置
CN110587613A (zh) * 2019-10-15 2019-12-20 北京理工大学 一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法
CN110587613B (zh) * 2019-10-15 2023-10-24 北京理工大学 一种负压气动柔性膝关节外骨骼实时反馈与闭环控制方法
CN113317776A (zh) * 2020-12-29 2021-08-31 武汉理工大学 一种无足底压力外骨骼多种运动模式下的步态相位检测方法
CN113317776B (zh) * 2020-12-29 2023-04-07 武汉理工大学 一种无足底压力外骨骼多种运动模式下的步态相位检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10315308B2 (en) 2019-06-11
KR102485718B1 (ko) 2023-01-06
EP3136191B1 (en) 2021-10-06
JP2017035465A (ja) 2017-02-16
CN106419925B (zh) 2021-08-10
JP7053136B2 (ja) 2022-04-12
US9868204B2 (en) 2018-01-16
KR20170019175A (ko) 2017-02-21
US20170043476A1 (en) 2017-02-16
US20180071910A1 (en) 2018-03-15
EP3136191A1 (en) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106419925A (zh) 用于计算步行辅助装置的扭矩的方法和设备
CN107837173A (zh) 步行辅助设备和控制步行辅助设备的方法
EP3509068A1 (en) Method and apparatus for updating personalized gait policy
KR102186859B1 (ko) 보행 보조 기구 및 보행 보조 기구의 제어 방법
US11612787B2 (en) Method and apparatus for analysis of gait and to provide haptic and visual corrective feedback
US20210100704A1 (en) Standing-up assistance method and apparatus
US20170132527A1 (en) Walking assistance apparatus and method of controlling same
CN108013999A (zh) 用于控制平衡的方法和设备
CN109760015B (zh) 用于转弯步行的控制方法和控制设备
US10806603B2 (en) Method for walking assist and device operating the same
US20180303700A1 (en) Torque setting method and apparatus
CN106361544A (zh) 步行辅助方法和执行步行辅助方法的设备
Djurić-Jovičić et al. Nonlinear optimization for drift removal in estimation of gait kinematics based on accelerometers
US20210162263A1 (en) Method and device for providing resistance to user of wearable device
US10639170B2 (en) Torque output timing adjustment method and apparatus
KR102626098B1 (ko) 보행 보조 장치를 제어하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
CN113940667B (zh) 基于助行器的防摔倒助行方法、系统和终端设备
Duong et al. Improving the accuracy of wearable sensors for human locomotion tracking using phase-locked regression models
WO2023035457A1 (zh) 助行器的控制方法、系统和驱动设备
Cognolato Experimental validation of Xsens inertial sensors during clinical and sport motion capture applications
Jensen Design Considerations and Application Examples for Embedded Classification Systems
US20220051779A1 (en) Dynamically altering an external geometry of body-wearable actuatable components
US20230031376A1 (en) Method and apparatus for adjusting control parameter values of wearable device
CN116916866A (zh) 用于调整可穿戴装置的控制参数值的方法及装置
CN117547435A (zh) 一种外骨骼控制方法、装置、终端设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant