CN110403737A - 一种膝关节假肢及其变速行走控制方法与系统 - Google Patents

一种膝关节假肢及其变速行走控制方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膝关节假肢变速行走控制方法，包括：获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；将一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；分别计算髋关节角qh(t)在单调递减和递增区间内对应的相变量函数值s；将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据它控制膝关节假肢运动。本发明还公开了一种膝关节假肢变速行走控制系统以及包括上述变速行走控制方法与系统的膝关节假肢。上述膝关节假肢变速行走控制方法可以构建膝关节假肢期望轨迹，并且能够适用于不用行走速度下的控制，满足日常生活的需求；同时可以有效弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点。

Description

一种膝关节假肢及其变速行走控制方法与系统
技术领域
本发明涉及运动控制技术领域，特别涉及一种膝关节假肢变速行走控制方法。本发明还涉及一种膝关节假肢变速行走控制系统以及具有该膝关节假肢变速行走控制方法与系统的膝关节假肢。
背景技术
传统的膝关节假肢不能提供动力，主动型假肢成为了近年来关注的热点。机械膝关节假肢并不像一般的机器人，由于人行走的轨迹、行走的速度等都是不固定的，并不能使用一般的轨迹规划的策略进行控制。
目前的膝关节假肢控制大多是基于轨迹跟踪的控制方法，使假肢根据已有的参考曲线进行跟踪控制，但所跟踪的轨迹往往不能根据人想行走的速度而变化，这导致在运动速度变化的情况下不能实现较好的控制效果。例如，一些膝关节假肢控制是基于有限元状态机的方法进行轨迹跟踪控制，它是一种针对于给定轨迹进行分段控制的方法。然而，这种有限元状态机的控制策略对于不同穿戴者需要非常细致地设定切换的参数阈值，且在有外界干扰的情况下，会导致控制进入错误的状态，同时在变速度行走的情况下控制效果较差，无法满足不同行走速度的要求。有限元状态机控制策略使用了足底压力、膝关节角速度、踝关节角度进行四个状态的转换，由于膝关节角度变化较大，而且如果在行走过程中跨步幅度变小或变大，则设定的阈值对应的切换条件，导致不能跟随所给定的曲线行走。
因此，如何避免传统控制模式无法满足膝关节假肢不同行走速度的要求是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种膝关节假肢变速行走控制方法，该方法可以通过髋关节角度轨迹构建膝关节假肢期望轨迹，从而可以解决传统控制模式无法适应于变速行走控制的问题，可以弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点，同时适用于不同行走速度下膝关节假肢的控制。本发明的另一目的是提供一种膝关节假肢变速行走控制系统以及包括上述膝关节假肢变速行走控制方法与系统的膝关节假肢。
为实现上述目的，本发明提供一种膝关节假肢变速行走控制方法，包括：
获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；
将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；
根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s；
根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；
将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动。
可选地，所述获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)的过程具体为：
通过归一化将一个步行周期转换为[0，1]的区间；
通过惯性传感器获取[0，1]内不同时间对应的髋关节角qh(t)。
可选地，所述将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动的过程具体为：
通过傅里叶变换将所述相变量函数值s转换得到所述膝关节假肢控制参考角
获取不同行走速度对应的所述膝关节假肢控制参考角
可选地，所述通过傅里叶变换将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角的过程具体为：
通过MATLAB计算得到X[k]，其中
通过αk＝Re{X|k|}，βk＝Im{X|k|}计算得到αk和βk；
通过傅里叶变换公式，即：
转换得到其中ωk＝2πk。
可选地，还包括：
将一个步行周期内的膝关节假肢划分为三个状态并通过脚底压力和髋关节角的导数作为三个状态之间转换的条件。
可选地，所述将一个步行周期内的膝关节假肢划分为三个状态并通过脚底压力和髋关节角的导数作为三个状态之间转换的条件的过程具体为：
将一个步行周期内的膝关节假肢划分为站立相、站立相后期和摆动期三个状态；
判断髋关节角的导数是否小于零和脚底是否有压力，当髋关节角的导数小于零且脚底有压力时，站立相能够转换为站立相后期，当髋关节角的导数大于零且脚底无压力时，站立相后期能够转换为摆动期，当脚底有压力时，摆动期能够转换为站立相。
本发明还提供一种膝关节假肢变速行走控制系统，应用于上述任一项所述的膝关节假肢变速行走控制方法，包括：
用以获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)的获取模块；
用以将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间、根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s以及根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s的运算模块；
用以将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动的控制模块。
可选地，所述运算模块包括用以将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间的第一运算单元、用以根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s的第二运算单元以及用以根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s的第三运算单元。
本发明还提供一种膝关节假肢，包括上述任一项所述的膝关节假肢变速行走控制系统。
可选地，还包括用以供人体穿戴的膝关节以及与所述膝关节连接、用以实现支撑的杆体。
相对于上述背景技术，本发明针对膝关节假肢的不同控制要求，设计了一种膝关节假肢变速行走控制方法，由于传统膝关节假肢控制是基于有限元状态机的方法进行轨迹跟踪控制，它是一种针对于给定轨迹进行分段控制的方法，即把一个行走的周期划分为多个时段分别进行控制，每个时段根据检测的物理信号进行状态的切换，每个时段的转换是基于内嵌在膝关节假肢传感器所采集的信号，同时每个时段采用不同的控制方法或采用同一种方法的不同控制参数进行控制，比如在站立状态下膝关节假肢会受到自身重力的影响，此时需加大控制力矩，使假肢能带动人体向前移动。这种有限元状态机的控制策略在有外界干扰的情况下，会导致控制进入错误的状态，同时这种控制策略在步行速度变化的情况下不是很敏感，在变速度行走的情况下控制效果较差，无法满足不同行走速度的要求。因此，提供一种可以弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点，同时适用于不同行走速度下膝关节假肢的控制的方法很有必要。
具体来说，上述膝关节假肢变速行走控制方法，包括：第一步，获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；第二步，将一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；第三步，根据计算髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s；第四步，根据计算髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；第五步，将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动。同时，在上述膝关节假肢变速行走控制方法的基础上，还提供一种应用于上述膝关节假肢变速行走控制方法的膝关节假肢变速行走控制系统，该系统包括：获取模块、运算模块和控制模块，其中，获取模块用于获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；运算模块用于将一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间、根据计算髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s以及根据计算髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；控制模块用于将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动，从而实现膝关节假肢在不同行走速度下的控制功能。
这样一来，首先通过获取一个步行周期内的髋关节角qh(t)，然后分别计算髋关节角qh(t)在单调递减区间和单调递增区间内对应的相变量函数值s，最后再由相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角从而可以构建膝关节假肢期望轨迹，进一步地，控制系统根据该膝关节假肢期望轨迹控制膝关节假肢在不同行走速度下运行；相对于传统膝关节假肢控制方式，对于不同膝关节假肢使用者，不需要在步态转换过程中进行大量的参数调整，上述设置方式转而通过计算相变量函数值s并将其转换为膝关节假肢控制参考角从而可以构建膝关节假肢期望轨迹，并且能够适用于不用行走速度下的控制，满足日常生活的需求。由于使用的传感器信号不多，而且通过不同于有限元状态机的控制方法，从而可以降低膝关节假肢运行不当所导致的跌倒等伤害，同时可以有效弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点，以供膝关节假肢适用于不同行走速度下的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法的流程图；
图2为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中髋关节角和膝关节角的示意图；
图3为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中髋关节角和膝关节角与归一化时间的函数关系示意图；
图4为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中不同行走速度下膝关节角与相变量的函数关系示意图；
图5为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中不同行走速度下相变量与归一化时间的函数关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种膝关节假肢变速行走控制方法，该方法可以通过髋关节角度轨迹构建膝关节假肢期望轨迹，从而可以解决传统控制模式无法适应于变速行走控制的问题，可以弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点，同时适用于不同行走速度下膝关节假肢的控制。本发明的另一核心是提供一种膝关节假肢变速行走控制系统以及包括上述膝关节假肢变速行走控制方法与系统的膝关节假肢。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5，图1为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法的流程图；图2为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中髋关节角和膝关节角的示意图；图3为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中髋关节角和膝关节角与归一化时间的函数关系示意图；图4为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中不同行走速度下膝关节角与相变量的函数关系示意图；图5为本发明实施例公开的一种膝关节假肢变速行走控制方法中不同行走速度下相变量与归一化时间的函数关系示意图。
本发明实施例所提供的膝关节假肢变速行走控制方法，包括S1：获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；S2：将一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；S3：根据计算髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s；S4：根据计算髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；S5：将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动。
也就是说，首先通过获取一个步行周期内的髋关节角qh(t)，然后分别计算髋关节角qh(t)在单调递减区间和单调递增区间内对应的相变量函数值s，最后再由相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角从而可以构建膝关节假肢期望轨迹，控制系统根据该膝关节假肢期望轨迹控制膝关节假肢，以满足膝关节假肢在不同行走速度下的运行要求；相对于传统膝关节假肢控制方式，对于不同膝关节假肢使用者，不需要在步态转换过程中进行大量的参数调整，上述设置方式转而通过计算相变量函数值s并将其转换为膝关节假肢控制参考角从而可以构建膝关节假肢期望轨迹，并且能够适用于不用行走速度下的控制，满足日常生活的需求，并且由于使用的传感器信号不多，而且通过不同于有限元状态机的控制方法，从而可以降低膝关节假肢运行不当所导致的跌倒等伤害，同时可以有效弥补有限元状态机对变速行走不敏感的缺点，以供膝关节假肢适用于不同行走速度下的控制。
进一步地，上述获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)的过程具体为：第一步，通过归一化将一个步行周期转换为[0，1]的区间；第二步，通过惯性传感器获取[0，1]内不同时间对应的髋关节角qh(t)。
在第一步，即通过归一化将一个步行周期转换为[0，1]的区间中，可以将一个步行周期定义为膝关节假肢从一次脚后跟着地到下一次脚后跟着地的时间段，并且将一个步行周期通过归一化处理转换至[0，1]的归一化时间区间，这样即可便于获取髋关节角和膝关节角与归一化时间的函数关系。
在第二步，即通过惯性传感器获取[0，1]内不同时间对应的髋关节角qh(t)中，惯性传感器(IMU)可以设置为由三个MEMS加速度传感器及三个陀螺仪和解算电路组成，惯性传感器的设置可以参照现有技术；惯性传感器获取到的髋关节角qh(t)是在[0，1]内不同时间对应的函数值，也就是说，惯性传感器获取到的是一系列在函数图像上体现为离散点的髋关节角qh(t)的值，通过对时间归一化处理，可以得到髋关节角qh(t)与归一化时间的函数关系示意图，进一步地，也可以得到膝关节角与归一化时间的函数关系示意图，如图3所示。
在获得髋关节角qh(t)之后，根据单调性把髋关节角qh(t)划分为单调递减和递增区间，这样做的目的是为了使转化得到的相变量具有单调性。
这样一来，在髋关节角qh(t)的单调递减区间内，计算对应的相变量函数值s，如下式：
式中，和分别为膝关节假肢的脚后跟着地时的髋关节角、所定义的一个步行周期内的最小髋关节角，这两个值可以根据不同的人行走的特点进行相应的调整，k为归一化步行周期内髋关节角从脚后跟着地直到变为最小值时所对应的时间比例，根据一般人的行走特征，k可取值为0.54。
同理，在髋关节角qh(t)的单调递增区间内，计算对应的相变量函数值s，如下式：
式中，qh，m、sm指的是S3阶段获取的qh和s的值，这样可以保证相变量函数值s的连续性和状态间转换过程的相变量不会突变，而突变会导致参考的膝关节角跟着突变，使控制系统产生抖动；为膝关节假肢的脚后跟着地时的髋关节角。这样一来，当qh＝qh，m时，s＝sm；当时，s＝1；综合上述两个分别在髋关节角qh(t)递减和递增区间相变量函数值s的计算公式可知，在一个步行周期内，相变量函数值s从0变化到1，且在下一个步行周期开始时，s又重新变化为0。
更加具体地说，将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动的过程具体为：第一步，通过傅里叶变换将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角第二步，获取不同行走速度对应的膝关节假肢控制参考角
在第一步，即通过傅里叶变换将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角的过程具体为：首先，可以通过MATLAB计算得到X[k]，如下式：
式中，x[n]为获得的膝关节角期望轨迹的N个等间隔的离散信号，N为采样率，取值为100，k小于等于N-1，取，k＝500，WN＝e-j(2π/N)。
然后，通过计算得到αk和βk，αk和βk为检测的膝关节角进行离散化傅里叶变换得到的离散序列的实部和虚部，如下式：
αk＝Re{X|k|}，βk＝Im{X|k|}；
最后，通过傅里叶变换把相变量转换得到膝关节角(膝关节假肢控制参考角)与相变量的函数表达式，如下式：
其中，ωk＝2πk。
经过上述转换过程，针对于水平行走的状态，分别在不同行走速度下求出对应的转换得到的膝关节假肢控制参考角并得到膝关节假肢控制参考角和相变量的函数关系图，如图4所示，同时得到不同行走速度下的相变量在一个归一化步行周期内的变化曲线，如图5所示。
这样一来，通过求出的假肢控制参考角作为膝关节假肢变速行走控制系统的输入，进而实现膝关节假肢在不同行走速度下的控制。
为了降低膝关节假肢在行走过程中由于外界不确定因素干扰而导致的相变量的跳变，由于相变量跳变会导致参考的膝关节角跟着突变，使控制系统产生抖动，可以将一个步行周期内的膝关节假肢划分为三个状态并通过脚底压力和髋关节角的导数作为三个状态之间转换的条件。具体地，首先，可以将一个步行周期内的膝关节假肢划分为站立相、站立相后期和摆动期三个状态；然后，判断髋关节角的导数是否小于零以及脚底是否有压力，当髋关节角的导数小于零且脚底有压力时，站立相能够转换为站立相后期；当髋关节角的导数大于零且脚底无压力时，站立相后期能够转换为摆动期；当脚底有压力时，摆动期能够转换为站立相。
也就是说，通过髋关节加速度(髋关节角的导数)和脚底压力值作为膝关节假肢行走转头转换的条件，具体地，将髋关节加速度小于零且脚底有压力作为站立相能够转换为站立相后期的条件；将髋关节加速度大于零且脚底无压力作为站立相后期能够转换为摆动期的条件；将脚底有压力作为摆动期能够转换为站立相的条件。这样的设置方式避免了传统有限元状态机使用膝关节角速度、踝关节角度、足底压力值等信号作为状态转换的条件所带来的状态转换易出错、转换复杂度高等问题的影响。
在上述膝关节假肢变速行走控制方法的基础上，还提供一种应用于上述膝关节假肢变速行走控制方法的膝关节假肢变速行走控制系统，该系统包括：获取模块、运算模块和控制模块，其中，获取模块用于获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；运算模块用于将一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间、根据计算髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s以及根据计算髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；控制模块用于将相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动，从而实现膝关节假肢在不同行走速度下的控制功能。
进一步地，运算模块包括第一运算单元、第二运算单元和第三运算单元，其中，第一运算单元用于将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；第二运算单元用于根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s；第三运算单元用于根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s。
这样一来，通过膝关节假肢变速行走控制方法得到膝关节假肢的期望轨迹(控制参考曲线)，并进一步将膝关节假肢控制参考角输入至膝关节假肢变速行走控制系统中，同时，膝关节假肢能够将获取到的膝关节角和膝关节角速度反馈至膝关节假肢变速行走控制系统，这样可以通过正负反馈调节实现控制系统对于膝关节假肢在不同行走速度下的精确控制，控制系统的控制过程可以参照现有技术中常见的相关控制器，此处将不再一一展开。
本发明还所提供的一种膝关节假肢，包括上述具体实施例所描述的膝关节假肢变速行走控制方法和系统，膝关节假肢还包括膝关节以及与膝关节连接的杆体，其中，膝关节用于供人体穿戴，杆体与膝关节连接，杆体用于连接膝关节和脚部假肢，从而实现支撑作用，膝关节假肢的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的膝关节假肢及其变速行走控制方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，包括：
获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)；
将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间；
根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s；
根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s；
将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动。
2.根据权利要求1所述的膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，所述获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)的过程具体为：
通过归一化将一个步行周期转换为[0，1]的区间；
通过惯性传感器获取[0，1]内不同时间对应的髋关节角qh(t)。
3.根据权利要求2所述的膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，所述将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动的过程具体为：
通过傅里叶变换将所述相变量函数值s转换得到所述膝关节假肢控制参考角
获取不同行走速度对应的所述膝关节假肢控制参考角
4.根据权利要求3所述的膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，所述通过傅里叶变换将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角的过程具体为：
通过MATLAB计算得到X[k]，其中k＝0，1，2…K；
通过αk＝Re{X|k|}，βk＝Im{X|k|}计算得到αk和βk；
通过傅里叶变换公式，即：
转换得到其中ωk＝2πk。
5.根据权利要求1至4任一项所述的膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，还包括：
将一个步行周期内的膝关节假肢划分为三个状态并通过脚底压力和髋关节角的导数作为三个状态之间转换的条件。
6.根据权利要求5所述的膝关节假肢变速行走控制方法，其特征在于，所述将一个步行周期内的膝关节假肢划分为三个状态并通过脚底压力和髋关节角的导数作为三个状态之间转换的条件的过程具体为：
将一个步行周期内的膝关节假肢划分为站立相、站立相后期和摆动期三个状态；
判断髋关节角的导数是否小于零和脚底是否有压力，当髋关节角的导数小于零且脚底有压力时，站立相能够转换为站立相后期，当髋关节角的导数大于零且脚底无压力时，站立相后期能够转换为摆动期，当脚底有压力时，摆动期能够转换为站立相。
7.一种膝关节假肢变速行走控制系统，其特征在于，应用于上述1-6任一项所述的膝关节假肢变速行走控制方法，包括：
用以获取穿戴膝关节假肢侧在一个步行周期内的髋关节角qh(t)的获取模块；
用以将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间、根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s以及根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s的运算模块；
用以将所述相变量函数值s转换得到膝关节假肢控制参考角并根据所述膝关节假肢控制参考角控制膝关节假肢运动的控制模块。
8.根据权利要求7所述的膝关节假肢变速行走控制系统，其特征在于，所述运算模块包括用以将所述一个步行周期内的髋关节角qh(t)划分为单调递减区间和单调递增区间的第一运算单元、用以根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递减区间内对应的相变量函数值s的第二运算单元以及用以根据计算所述髋关节角qh(t)在单调递增区间内对应的相变量函数值s的第三运算单元。
9.一种膝关节假肢，其特征在于，包括如权利要求7-8任一项所述的膝关节假肢变速行走控制系统。
10.根据权利要求9所述的膝关节假肢，其特征在于，还包括用以供人体穿戴的膝关节以及与所述膝关节连接、用以实现支撑的杆体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111803250A (zh) * 2020-07-03 2020-10-23 北京联合大学 基于肌电信号和角度信号的膝关节角度预测方法及系统
CN117257282A (zh) * 2023-11-22 2023-12-22 浙江强脑科技有限公司 主动预防摔跤方法、装置、智能假肢、终端及存储介质

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