CN111603171A - 一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统 - Google Patents

一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统。所述方法包括：采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据；根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。本发明能够提高康复效率和降低康复训练的成本。

Description

一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统
技术领域
本发明涉及步态参数测量领域，特别是涉及一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统。
背景技术
虽然步态具有个体差异性，但脑卒中、帕金森等神经损伤或大脑功能缺陷的患者在行走时会呈现出异常姿势。因此，通过对其在训练时的步态分析是不可或缺的一步。
目前对步态的分析主要采用动捕、步态分析仪等装置，这些装置通常价格昂贵、不易安装且不宜在机器人进行康复训练时测量步态数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统，能够提高康复效率和降低康复训练的成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向下肢康复的步态参数确定方法，所述方法应用一种安装有激光雷达的康复机器人，所述方法包括：
采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据；
根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；
根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。
可选的，所述采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据，具体包括：
采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
可选的，所述根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置，具体包括：
以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴；
当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离；
当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离；
当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间；
当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离；
当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离；
当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
可选的，所述根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间，具体包括：
根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长；
其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离；
获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度；
根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长；
其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长；
根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽；
其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离；
根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间；
其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间；
根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL’-tcL，得到左脚站立时间；
其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间；
根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；
其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长；
根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长；
其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离；
根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；
其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长；
根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式
wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽；
其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离；
根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间；
其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间；
根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间；
其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间；
根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；
其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
一种面向下肢康复的步态参数确定系统，包括：
原始数据采集模块，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据；
离地/着地数据确定模块，用于根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；
步态参数确定模块，用于根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。
可选的，所述原始数据采集模块，具体包括：
原始数据采集单元，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
可选的，所述离地/着地数据确定模块，具体包括：
坐标系建立单元，用于以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴；
第一采集单元，用于当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离；
第二采集单元，用于当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离；
第三采集单元，用于当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间；
第四采集单元，用于当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离；
第五采集单元，用于当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离；
第六采集单元，用于当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
可选的，所述步态参数确定模块，具体包括：
左腿跨长确定单元，用于根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长；
其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离；
骨盆高度/激光雷达安装高度获取单元，用于获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度；
左脚步长确定单元，用于根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长；
其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长；
左脚步宽确定单元，用于根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽；
其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离；
左脚摆动时间确定单元，用于根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间；
其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间；
左脚站立时间确定单元，用于根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL’-tcL，得到左脚站立时间；
其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间；
左脚总步长确定单元，用于根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；
其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长；
右腿跨长确定单元，用于根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长；
其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离；
右脚步长确定单元，用于根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；
其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长；
右脚步宽确定单元，用于根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽；
其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离；
右脚摆动时间确定单元，用于根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间；
其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间；
右脚站立时间确定单元，用于根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间；
其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间；
右脚总步长确定单元，用于根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；
其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；根据时间和位置，计算患者步态参数，从而可以测量出使用者在使用康复机器人进行康复训练时的各种步态参数信息，测量数据具有很高的精度，通过步态参数能够对使用者的康复情况进行分析以及为后续康复治疗提供依据，通过本发明能够提高使用者的康复效率，降低使用者的康复训练的成本。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明面向下肢康复的步态参数确定方法流程图；
图2为激光雷达测距俯视图；
图3为激光雷达测得到患者两腿距离变化图；
图4为激光雷达测距侧视图；
图5为步态参数示意图；
图6为步长计算示意图；
图7为本发明面向下肢康复的步态参数确定系统结构图。
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。
本发明的目的是提供一种面向下肢康复的步态参数确定方法及系统，能够提高康复效率和降低康复训练的成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
针对通过康复机器人进行训练时测量步态信息的局限性，本发明采用激光雷达装置，将其安装在康复机器人上，对训练时的步态参数进行测量，提高了康复效率，同时降低了康复训练的成本。
图1为本发明面向下肢康复的步态参数确定方法流程图。如图1所示，一种面向下肢康复的步态参数确定方法，所述方法应用一种安装有激光雷达的康复机器人，所述方法包括：
步骤101：采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据，具体包括：
采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
图2为激光雷达测距俯视图。在患者使用康复机器人进行康复训练的同时，采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据。
步骤102：根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置，具体包括：
步骤1021：以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴。
步骤1022：当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离。
步骤1023：当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离。
步骤1024：当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间。
步骤1025：当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离。
步骤1026：当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离。
步骤1027：当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
患者在康复机器人上进行康复训练时，康复机器人会与患者左右两腿同时运动，激光雷达安装在康复机器人上合适位置，激光雷达采集的原始数据为患者两腿到激光雷达的距离，因此患者左右两腿到激光的距离将随着时间呈交替变化，如图3所示。图3为激光雷达测得到患者两腿距离变化图。
图4为激光雷达测距侧视图。如图4所示，当患者左脚开始迈步时，此时左脚离激光雷达为最远距离，即为极大值点，将此点定义为左脚离地点FOL，此时激光雷达测得到左腿和右腿在其Y方向上的距离分别为yoL、yoR，测得到左腿和右腿在其X方向上的距离为xoL、xoR，把左脚离地时间记为toL。当左脚向前迈步到达距离激光雷达最近处时，此时左腿距离激光雷达的距离为极小值点，将此点定义为左脚着地点FCL，此时激光雷达测得到左腿和右腿在Y方向上的距离分别为ycL、ycR，把左脚着地时间记为tcL。当下一次左脚开始离地进行迈步时，左脚距离激光雷达又将达到一个极大值，记此时为左脚再次离地时间toL’。
当患者左脚着地后，右脚开始迈步，此时右脚离激光雷达为最远距离，即为极大值点，将此点定义为右脚离地点FOR，此时激光雷达测得到左腿和右腿在其Y方向上的距离分别为yoL’、yoR’，把右脚离地时间记为toR。当右脚向前迈步到达距离激光雷达最近处时，此时右腿距离激光雷达的距离为极小值点，将此点定义为左脚着地点FCR，此时激光雷达测得到左腿和右腿在其Y方向上的距离分别为ycL’、ycR’，测得到左腿和右腿在其X方向上的距离为xoL’、xoR’，把右脚着地时间记为tcR。当下一次左脚开始离地进行迈步时，左脚距离激光雷达又将达到一个极大值，把此时右脚再次离地时间记为toR’。
步骤103：根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间，图5为步态参数示意图。具体包括：
步骤1031：根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长，左腿跨长sL为左脚着地点时左右两腿的差值与左脚离地时左右两腿的差值之和。其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离。
步骤1032：获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度。
步骤1033：根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长，如图6所示，激光雷达的安装具有一定高度，激光雷达扫描到的为小腿腿径，因此，利用相似三角形原理将腿部的跨长转为左脚步长lL。其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长。
步骤1034：根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽，左脚步宽wL为激光雷达测得到左腿和右腿在其X方向上的距离差值的绝对值。其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离。
步骤1035：根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间，左脚摆动时间twL为左脚着地时间tcL与左脚离地时间toL的差值。其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间。
步骤1036：根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL’-tcL，得到左脚站立时间，左脚站立时间tsL为左脚再次离地时间toL’与左脚着地时间tcL的差值。其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间。
步骤1037：根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长。
步骤1038：根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长，右腿跨长sR为右脚着地点时左右两腿的差值与左脚离地时左右两腿的差值之和。其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离。
步骤1039：根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长。
步骤1040：根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽，右脚步宽wR为激光雷达测得到左腿和右腿在其X方向上的距离差值的绝对值。其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离。
步骤1041：根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间，右脚摆动时间twR为为右脚着地时间tcR与右脚离地时间toR的差值。其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间。
步骤1042：根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间，右脚站立时间tsR为为右脚再次离地时间toR’与左脚着地时间tcR的差值。其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间。
步骤1043：根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
双支撑时间td为左脚着地到右脚离地的时间差或右脚着地到左脚离地的时间，计算公式如下：
td＝toR-tcL或td＝toL’-tcR
左脚总步长和右脚总步长分别为所述左脚步长和所述右脚步长累计求和。
图6为步长计算示意图。
本发明还提供一种面向下肢康复的步态参数确定系统。图7为本发明面向下肢康复的步态参数确定系统结构图。如图7所示，一种面向下肢康复的步态参数确定系统包括：
原始数据采集模块201，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据。
离地/着地数据确定模块202，用于根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置。
步态参数确定模块203，用于根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。
所述原始数据采集模块201，具体包括：
原始数据采集单元，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
所述离地/着地数据确定模块202，具体包括：
坐标系建立单元，用于以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴。
第一采集单元，用于当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离。
第二采集单元，用于当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离。
第三采集单元，用于当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间。
第四采集单元，用于当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离。
第五采集单元，用于当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离。
第六采集单元，用于当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
所述步态参数确定模块203，具体包括：
左腿跨长确定单元，用于根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长；其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离。
骨盆高度/激光雷达安装高度获取单元，用于获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度；左脚步长确定单元，用于根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长；其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长。
左脚步宽确定单元，用于根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽；其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离。
左脚摆动时间确定单元，用于根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间；其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间。
左脚站立时间确定单元，用于根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL’-tcL，得到左脚站立时间；其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间。
左脚总步长确定单元，用于根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长。
右腿跨长确定单元，用于根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长；其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离。
右脚步长确定单元，用于根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长。
右脚步宽确定单元，用于根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽；其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离。
右脚摆动时间确定单元，用于根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间；其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间。
右脚站立时间确定单元，用于根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间；其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间。
右脚总步长确定单元，用于根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种面向下肢康复的步态参数确定方法，其特征在于，所述方法应用一种安装有激光雷达的康复机器人，所述方法包括：
采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据；
根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；
根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。
2.根据权利要求1所述的面向下肢康复的步态参数确定方法，其特征在于，所述采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据，具体包括：
采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
3.根据权利要求1所述的面向下肢康复的步态参数确定方法，其特征在于，所述根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置，具体包括：
以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴；
当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离；
当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离；
当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间；
当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离；
当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离；
当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
4.根据权利要求3所述的面向下肢康复的步态参数确定方法，其特征在于，所述根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间，具体包括：
根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长；
其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离；
获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度；
根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长；
其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长；
根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽；
其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离；
根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间；
其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间；
根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL ’-tcL，得到左脚站立时间；
其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间；
根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；
其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长；
根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长；
其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离；
根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；
其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长；
根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式
wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽；
其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离；
根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间；
其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间；
根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间；
其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间；
根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；
其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
5.一种面向下肢康复的步态参数确定系统，其特征在于，包括：
原始数据采集模块，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达的原始数据；
离地/着地数据确定模块，用于根据所述原始数据，确定患者离地和着地的时间和位置；
步态参数确定模块，用于根据所述时间和位置，计算患者步态参数，所述步态参数包括步长、步宽、摆动时间、站立时间和支撑时间。
6.根据权利要求5所述的面向下肢康复的步态参数确定系统，其特征在于，所述原始数据采集模块，具体包括：
原始数据采集单元，用于采集安装在康复机器人上的激光雷达与患者两腿之间的距离。
7.根据权利要求5所述的面向下肢康复的步态参数确定系统，其特征在于，所述离地/着地数据确定模块，具体包括：
坐标系建立单元，用于以所述激光雷达的中心点为原点建立坐标系OXY，以患者行走方向平行的为Y轴，与所述患者行走方向垂直的为X轴；
第一采集单元，用于当左脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第一距离以及所述第一距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第一Y轴左腿距离、第一Y轴右腿距离、第一X轴左腿距离和第一X轴右腿距离；
第二采集单元，用于当左脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第二距离以及所述第二距离对应的左脚离地时间，所述第一距离包括第二Y轴左腿距离和第二Y轴右腿距离；
第三采集单元，用于当下一次左脚开始离地进行迈步时，采集左脚再次离地时间；
第四采集单元，用于当右脚开始迈步时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第三距离以及所述第三距离对应的右脚离地时间，所述第三距离包括第三Y轴左腿距离、第三Y轴右腿距离、第二X轴左腿距离和第二X轴右腿距离；
第五采集单元，用于当右脚向前迈步到达距离所述激光雷达最近处时，采集所述激光雷达分别到左腿和右腿的第四距离以及所述第四距离对应的左脚离地时间，所述第四距离包括第四Y轴左腿距离和第四Y轴右腿距离；
第六采集单元，用于当下一次右脚开始离地进行迈步时，采集右脚再次离地时间。
8.根据权利要求7所述的面向下肢康复的步态参数确定方法，其特征在于，所述步态参数确定模块，具体包括：
左腿跨长确定单元，用于根据所述第一Y轴左腿距离、所述第一Y轴右腿距离、所述第二Y轴左腿距离和所述第二Y轴右腿距离采用公式sL＝ycR-ycL+yoL-yoR，得到左腿跨长；
其中，sL为左腿跨长，ycR为第二Y轴右腿距离，ycL为第二Y轴左腿距离，yoL为第一Y轴左腿距离，yoR为所述第一Y轴右腿距离；
骨盆高度/激光雷达安装高度获取单元，用于获取患者骨盆高度以及激光雷达安装高度；
左脚步长确定单元，用于根据所述左腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lL＝(Hp/(Hp-HL))*sL，得到左脚步长；
其中，lL为左脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sL为左腿跨长；
左脚步宽确定单元，用于根据所述第一X轴左腿距离和所述第一X轴右腿距离采用公式wL＝|xoL-xoR|，得到左脚步宽；
其中，wL为左脚步宽，xoL为第一X轴左腿距离，xoR为第一X轴右腿距离；
左脚摆动时间确定单元，用于根据所述左脚离地时间和所述左脚着地时间采用公式twL＝tcL-toL，得到左脚摆动时间；
其中，twL为左脚摆动时间，tcL为左脚着地时间，toL为左脚离地时间；
左脚站立时间确定单元，用于根据所述左脚再次离地时间和所述左脚着地时间采用公式tsL＝toL’-tcL，得到左脚站立时间；
其中，tsL为左脚站立时间，toL’为左脚再次离地时间，tcL为左脚着地时间；
左脚总步长确定单元，用于根据公式lLS＝lL1+lL2+lL3+lL4+……+lLm，得到左脚总步长；
其中，lLS为左脚总步长，m为左脚的步数，lL1、lL2、lL3、lL4……lLm分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第m次的左脚步长；
右腿跨长确定单元，用于根据所述第三Y轴左腿距离、所述第三Y轴右腿距离、所述第四Y轴左腿距离和所述第四Y轴右腿距离采用公式sR＝ycL’-ycR’+yoR’-yoL’，得到右腿跨长；
其中，sR为右腿跨长，ycR’为第四Y轴右腿距离，ycL为第四Y轴左腿距离，yoL为第三Y轴左腿距离，yoR为所述第三Y轴右腿距离；
右脚步长确定单元，用于根据所述右腿跨长、所述患者骨盆高度和所述激光雷达安装高度采用公式lR＝(Hp/(Hp-HL))*sR，得到右脚步长；
其中，lR为右脚步长，Hp为患者骨盆高度，HL为激光雷达安装高度，sR为右腿跨长；
右脚步宽确定单元，用于根据所述第二X轴左腿距离和所述第二X轴右腿距离采用公式wR＝|xoL’-xoR’|，得到右脚步宽；
其中，wR为右脚步宽，xoL’为第二X轴左腿距离，xoR’为第二X轴右腿距离；
右脚摆动时间确定单元，用于根据所述右脚离地时间和所述右脚着地时间采用公式twR＝tcR-toR，得到右脚摆动时间；
其中，twR为右脚摆动时间，tcR为右脚着地时间，toR为右脚离地时间；
右脚站立时间确定单元，用于根据所述右脚再次离地时间和所述右脚着地时间采用公式tsR＝toR’-tcR，得到右脚站立时间；
其中，tsR为右脚站立时间，toR’为右脚再次离地时间，tcR为右脚着地时间；
右脚总步长确定单元，用于根据公式lRS＝lR1+lR2+lR3+lR4+……+lRn，得到右脚总步长；
其中，lRS为右脚总步长，n为右脚的步数，lR1、lR2、lR3、lR4……lRn分别为第一次、第二次、第三次、第四次……第n次的右脚步长。
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