CN114253402A - 假肢控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种假肢控制方法和装置。该假肢控制方法包括：S10：获取假肢当次运动动作的数据；S20：将当次运动动作的数据解算为姿态信息；S30：将姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对。应用本发明的技术方案，每当用户要假肢发生运动动作，就会获取当次运动动作的数据，并将当次运动动作的数据解算为姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，得出当次运动动作是安全的还是危险的，如果是安全的则根据当次运动动作的姿态信息匹配到的安全运动状态输出步态结果让假肢执行，如果是危险的则控制假肢暂停当次运动动作。采用本发明的技术方案，不用预测用户的行为，从而避免了预测错误导致的不安全。

Description

假肢控制方法和装置
技术领域
本发明涉及假肢技术领域，具体而言，涉及一种假肢控制方法和装置。
背景技术
佩戴智能假肢是截肢患者恢复基本运动能力的最好途径之一，由于下肢运动的特殊性和复杂性，步态识别是智能假肢研究的核心技术之一。通常步态识别需要以下信息：下肢关节角度、惯导信息以及足底压力信息等。通过将采集到的信息融合计算，得到佩戴者当前的姿态信息，来识别出假肢穿戴者当前所处的步态，同时预测穿戴者下一步的行为。
通过融合计算预测步态的方式是有错误率的，这对假肢穿戴者的安全产生了威胁，同时预测会有一定的延迟，同样会对假肢穿戴者的安全造成难以想象的危险。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种假肢控制方法和装置，以解决现有技术中假肢控制方法存在安全隐患的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种假肢控制方法，包括：S10：获取假肢当次运动动作的数据；S20：将当次运动动作的数据解算为姿态信息；S30：将姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，如果姿态信息与多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定当次运动动作是安全的，并控制假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；如果姿态信息与多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作；或者，如果姿态信息与多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作。
在一个实施方式中，在S30中，在控制假肢暂停当次运动动作的同时发出警告提醒。
在一个实施方式中，假肢控制方法还包括：S00：收集用户行为习惯构建状态库。
在一个实施方式中，在S00中，收集用户行为习惯构建状态库包括：采集用户行走过程的数据，根据用户行走过程的数据建模出安全运动状态或者非安全运动状态。
在一个实施方式中，在S00中，安全运动状态包括多种父状态，用于表征上肢运动的位姿；多种子状态，用于表征下肢运动的位置，每种父状态下关联多种子状态。
在一个实施方式中，在S00中，根据收集用户行为习惯构建状态库之后，再根据用户的训练反馈调节状态库。
在一个实施方式中，在S30中，多种运动状态以状态图的形式存在。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种假肢控制装置，包括：传感器，获取假肢当次运动动作的数据；控制器，将当次运动动作的数据解算为姿态信息，将姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，如果姿态信息与多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定当次运动动作是安全的，并控制假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；如果姿态信息与多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作；或者，如果姿态信息与多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时执行上述的假肢控制方法。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器通过计算机程序执行上述的假肢控制方法。
应用本发明的技术方案，每当用户要假肢发生运动动作，就会获取当次运动动作的数据，并将当次运动动作的数据解算为姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，得出当次运动动作是安全的还是危险的，如果是安全的则根据当次运动动作的姿态信息匹配到的安全运动状态输出步态结果让假肢执行，如果是危险的则控制假肢暂停当次运动动作。采用本发明的技术方案，不用预测用户的行为，从而避免了预测错误导致的不安全。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的假肢控制方法的实施例的流程示意图；
图2示出了图1的假肢控制方法的状态库的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1示出了本发明的假肢控制方法，该假肢控制方法包括：
S10：获取假肢当次运动动作的数据；
S20：将当次运动动作的数据解算为姿态信息；
S30：将姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，如果姿态信息与多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定当次运动动作是安全的，并控制假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；如果姿态信息与多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作；或者，如果姿态信息与多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作。
应用本发明的技术方案，每当用户要假肢发生运动动作，就会获取当次运动动作的数据，并将当次运动动作的数据解算为姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，得出当次运动动作是安全的还是危险的，如果是安全的则根据当次运动动作的姿态信息匹配到的安全运动状态输出步态结果让假肢执行，如果是危险的则控制假肢暂停当次运动动作。采用本发明的技术方案，不用预测用户的行为，从而避免了预测错误导致的不安全。
可选的，控制假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果是通过一定的耦合算法，由安全运动状态最终输出步态结果，从而控制智能假肢的行为。
作为一种更为优选的实施方式，在S30中，在控制假肢暂停当次运动动作的同时发出警告提醒，提醒用户当前处于危险行为，需要暂停动作。发出警告的发生可以是在假肢上设置振动发生器发生振动，或者用发出声音提醒。
更为优选的，在本实施例的技术方案中，假肢控制方法还包括S00：收集用户行为习惯构建状态库。这样，可以根据不同人可定制状态库，从而能够有效的模仿并安全的执行不同人的自然步态。
可选的，在S00中，收集用户行为习惯构建状态库包括：采集用户行走过程的数据，根据用户行走过程的数据建模出安全运动状态或者非安全运动状态。具体的，根据用户行为习惯不同，构建专属于用户的状态库，状态库的构建需要采集用户行走过程中的数据，采用软件建模分析，然后将状态与姿态信息结合起来分析，并需要分别确定不同的安全运动状态的转换条件。
更为优选的，如图2所示，在S00中，安全运动状态包括多种父状态和多种子状态，多种父状态用于表征上肢运动的位姿，多种子状态用于表征下肢运动的位置，每种父状态下关联多种子状态。这样，就构建出了不同层次的状态，当子状态切换到另一种父状态下的子状态时，必须退出当前的父状态，如果父状态相同则不用当前父状态退出，直接根据转换条件切换即可。
作为一种更为优选的实施方式，在S00中，根据收集用户行为习惯构建状态库之后，再根据用户的训练反馈调节状态库。构建完状态库后，需要用户进行步态训练，在训练过程中可随时更改状态库的不同的安全运动状态的转换条件，从而构建出最适应用户的状态库。
可选的，在本实施例的技术方案中，多种运动状态以状态图的形式存在。
本发明还提供了一种假肢控制装置，该用户包括传感器和控制器，传感器获取假肢当次运动动作的数据，控制器将当次运动动作的数据解算为姿态信息，将姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，如果姿态信息与多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定当次运动动作是安全的，并控制假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；如果姿态信息与多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作；或者，如果姿态信息与多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定当次运动动作是危险的，并控制假肢暂停当次运动动作。应用本发明的技术方案，每当用户要假肢发生运动动作，传感器就会获取当次运动动作的数据，控制器将当次运动动作的数据解算为姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，得出当次运动动作是安全的还是危险的，如果是安全的则根据当次运动动作的姿态信息匹配到的安全运动状态输出步态结果让假肢执行，如果是危险的则控制假肢暂停当次运动动作。
本发明还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时执行上述的假肢控制方法。
本发明还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器通过计算机程序执行上述的假肢控制方法。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1.不用预测用户的行为，从而避免了预测错误导致的不安全。
2.根据不同人可定制状态库。
3.能够有效的模仿并安全的执行人体自然步态。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种假肢控制方法，其特征在于，包括：
S10：获取假肢当次运动动作的数据；
S20：将所述当次运动动作的数据解算为姿态信息；
S30：将所述姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，
如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定所述当次运动动作是安全的，并控制所述假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；
如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定所述当次运动动作是危险的，并控制所述假肢暂停所述当次运动动作；
或者，如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定所述当次运动动作是危险的，并控制所述假肢暂停所述当次运动动作。
2.根据权利要求1所述的假肢控制方法，其特征在于，在所述S30中，在控制所述假肢暂停所述当次运动动作的同时发出警告提醒。
3.根据权利要求1所述的假肢控制方法，其特征在于，所述假肢控制方法还包括：
S00：收集用户行为习惯构建状态库。
4.根据权利要求3所述的假肢控制方法，其特征在于，在S00中，所述收集用户行为习惯构建状态库包括：采集用户行走过程的数据，根据用户行走过程的数据建模出所述安全运动状态或者所述非安全运动状态。
5.根据权利要求4所述的假肢控制方法，其特征在于，在S00中，所述安全运动状态包括
多种父状态，用于表征上肢运动的位姿；
多种子状态，用于表征下肢运动的位置，每种所述父状态下关联所述多种子状态。
6.根据权利要求3所述的假肢控制方法，其特征在于，在S00中，根据所述收集用户行为习惯构建状态库之后，再根据用户的训练反馈调节所述状态库。
7.根据权利要求1所述的假肢控制方法，其特征在于，在S30中，所述多种运动状态以状态图的形式存在。
8.一种假肢控制装置，其特征在于，包括：
传感器，获取假肢当次运动动作的数据；
控制器，将所述当次运动动作的数据解算为姿态信息，将所述姿态信息与状态库中多种运动状态进行比对，如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的一种安全运动状态相匹配，则认定所述当次运动动作是安全的，并控制所述假肢按照匹配到的安全运动状态输出步态结果；如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的一种非安全运动状态相匹配则认定所述当次运动动作是危险的，并控制所述假肢暂停所述当次运动动作；或者，如果所述姿态信息与所述多种运动状态中的任一种安全运动状态都不能匹配，则认定所述当次运动动作是危险的，并控制所述假肢暂停所述当次运动动作。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述权利要求1至7任一项中所述的假肢控制方法。
10.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序执行上述权利要求1至7任一项中所述的假肢控制方法。
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