CN113893141A - 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 - Google Patents
基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113893141A CN113893141A CN202111298803.6A CN202111298803A CN113893141A CN 113893141 A CN113893141 A CN 113893141A CN 202111298803 A CN202111298803 A CN 202111298803A CN 113893141 A CN113893141 A CN 113893141A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- intelligent
- control
- power wheel
- module
- 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.)
- Pending
Links
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 241001272996 Polyphylla fullo Species 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 2
- 241001166076 Diapheromera femorata Species 0.000 description 1
- 241000253999 Phasmatodea Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- A61H3/04—Wheeled walking aids for patients or disabled persons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
本发明公开了基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。本发明在动静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统，特别涉及基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，属于智能助行器技术领域。
背景技术
助行器是用于辅助使用者进行站立和步行活动的器具，属于助行康复辅具，能够有效地帮助使用者改进和提高行走能力，适用于因疾病而下肢行动不便者和下肢肌力较弱的老年人。随着社会老龄化进程加快，未来几十年内，我国助行器使用量将大幅增加，传统的助行器主要是借助人工力量或者借助简单器械带动患肢或患者进行移动，包括假肢、手杖、臂杖、腋拐、轮椅、助步架等，仅可以起到被动支撑辅助作用，且功能单一，过去几十年间，国内外一些研究人员开发出了智能轮椅、拐杖和步行器，整合了机器人技术、电子技术和机械技术的新型助行器出现，它们被称为“智能步行者”。以上新技术的整合改进创新了助行器的身体支撑、感知及意图识别等功能，使助行器能更好地适应用户的个人需要。从广泛意义上讲，智能助行器主要是利用科技手段，针对不同环境、情形下的助行需求，通过实现不同的功能对使用者给予不同的助行援助。
未来，助行器的发展应以价格适宜、易用、安全为目标，并结合智能技术、新传感技术、控制技术和电机技术等，使用轻质、高强度的新材料，基于生物力学、人机工效学对产品设计进行优化，实现个性化结构设计，现有智能助行器系统主要侧重于步行和跟随功能，而并没有特别针对预防跌倒和恢复能力，在跟随老年人步行时，现有系统通常采用距离优化方法，即步行者在保持距离的同时跟随目标，通常以速度或位置作为控制量，但是它们没有能力处理涉及身体相互作用的一些情况，比如倚靠、跌倒或其他紧急情况，而功能障碍者和老年人的独立生活最重要的障碍之一就是跌倒的风险，为此，我们提供一种基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，所述高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，所述高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，所述速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，所述位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，所述跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制系统的控制方法如下：
S1：动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收；
S2：静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收，实现正常的运动；静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
附图说明
图1为本发明的结构模块示意图。
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。
请参阅图1，本发明提供了基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统的技术方案：
根据图1所示， 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。
控制系统的控制方法如下：
S1：动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收；
S2：静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
具体使用时，本发明基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，用户状态感应模块感应到用户正常行走，使得智能助行器处于动态模式下，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收；用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，使得智能助行器切换到静态模式下，智能助行器自身的紧急制动系统对动力轮紧急制动，使得高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，包括高级控制器、用户状态感应模块和感应控制手柄，其特征在于，所述高级控制器分别与用户状态感应模块和感应控制手柄数据传输连接，所述高级控制器集成有速度控制模块和位置控制模块，所述速度控制模块通过动力轮驱动单元与动力轮运动连接，所述位置控制模块包括跌倒预防单元和扭矩调节单元，所述跌倒预防单元由支腿回收单元和支腿伸展单元组成。
2.根据权利要求1所述的基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统，其特征在于，所述控制系统的控制方法如下：
S1：动态模式下，用户状态感应模块感应到用户正常行走，通过感应控制手柄使得高级控制器内存的智能算法驱动速度控制模块，通过动力轮驱动单元与使得动力轮自由运动，位置控制模块控制支腿回收单元，使得支腿回收；
S2：静态模式下，用户状态感应模块感应到用户存在跌倒风险，高级控制器控制跌倒预防单元的支腿伸展单元，使得支腿伸展，扭矩调节单元介入控制动力轮，不受外力或力矩的推动倾覆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111298803.6A CN113893141A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111298803.6A CN113893141A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113893141A true CN113893141A (zh) | 2022-01-07 |
Family
ID=79028131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111298803.6A Pending CN113893141A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113893141A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080072942A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Sydney Warren | Walker Having Automatically Activated Protective Dynamic Padding |
| CN102551994A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-11 | 华中科技大学 | 一种康复助行机器人 |
| CN107693314A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-02-16 | 华中科技大学 | 一种杖式自主跌倒防护康复助行机器人 |
| CN109157381A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-01-08 | 华中科技大学 | 一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人 |
| CN109199803A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种检测跌倒的方法和装置 |
-
2021
- 2021-11-04 CN CN202111298803.6A patent/CN113893141A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080072942A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Sydney Warren | Walker Having Automatically Activated Protective Dynamic Padding |
| CN102551994A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-11 | 华中科技大学 | 一种康复助行机器人 |
| CN109199803A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种检测跌倒的方法和装置 |
| CN107693314A (zh) * | 2017-08-02 | 2018-02-16 | 华中科技大学 | 一种杖式自主跌倒防护康复助行机器人 |
| CN109157381A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-01-08 | 华中科技大学 | 一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210872841U (zh) | 一种老弱病人用智能手扶式助行车 | |
| US20130158445A1 (en) | Orthesis system and methods for control of exoskeletons | |
| TW201639533A (zh) | 互動式外骨骼膝關節機器系統 | |
| US20070173380A1 (en) | Exercise, rehabilitation and mobilization device for paraplegic and motorically handicapped persons | |
| EP2828042A1 (en) | Motorized exoskeleton unit | |
| CN112545846B (zh) | 基于意图识别的动力型多自由度助行下肢外骨骼机器人 | |
| Johnson et al. | Development of a mobility assist for the paralyzed, amputee, and spastic patient | |
| TWI555555B (zh) | 多功能下肢步態復健與助走機器裝置 | |
| CN111956408A (zh) | 一种家用的多功能老年助行椅 | |
| CN110353953A (zh) | 一种多功能助行器 | |
| CN113893141A (zh) | 基于致动策略和智能运动控制的智能助行器控制系统 | |
| CN2832114Y (zh) | 偏瘫行走训练手杖 | |
| CN202128669U (zh) | 床边型智能上肢康复训练器 | |
| CN204394944U (zh) | 一种带有康复功能的电动站立助行器 | |
| Cao et al. | Development and evaluation of a rehabilitation wheelchair with multiposture transformation and smart control | |
| CN108542720A (zh) | 助行椅 | |
| CN113413305B (zh) | 一种辅助下肢残障人及负重人员行走的外骨骼机器人 | |
| CN108030643A (zh) | 一种助步机器人 | |
| JP2003284751A (ja) | 伸縮松葉杖およびそれを用いた直立式移動装置 | |
| CN206262003U (zh) | 一种下肢康复机 | |
| CN209033087U (zh) | 助行椅 | |
| CN217886503U (zh) | 一种踝关节功能障碍赋能装置 | |
| Wu et al. | Development of intelligent walker with dynamic support | |
| CN110292510A (zh) | 一种人体运动辅助两用式外肢体机器人 | |
| CN216061046U (zh) | 一种根据力值变化自动进行运动控制的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |