CN116138993A - 辅助支撑控制方法、辅助支撑设备和康复训练系统 - Google Patents

辅助支撑控制方法、辅助支撑设备和康复训练系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种辅助支撑控制方法、辅助支撑设备和康复训练系统。辅助支撑控制方法，用于控制辅助支撑设备输出的支撑力，包括以下步骤：获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；根据辅助支撑力控制辅助支撑设备的支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。采用该方法，可以为训练对象提供不同等级支撑面接触力的行走环境，有利于保障不同运动能力的训练对象安全有效地进行步态训练。

Description

辅助支撑控制方法、辅助支撑设备和康复训练系统
技术领域
本申请涉及步态训练技术领域，特别是涉及一种辅助支撑控制方法、辅助支撑设备、康复训练系统、计算机设备和存储介质。
背景技术
一般来说，下肢运动功能障碍的患者由于运动能力有限，在至少一段康复期内，会选择在医护人员以及步态训练仪器的帮助下进行步态训练，以改善下肢运动机能。
目前，一些步态训练仪器能为患者提供辅助行走的帮助，此类仪器通常为训练对象提供牵引力，以减小训练对象的下肢承受的压力。然而，此类仪器提供的牵引力往往会使训练对象在步态训练的过程中，与地面接触的状态出现不协调的情况。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种辅助支撑控制方法、辅助支撑设备、康复训练系统、计算机设备和存储介质。
本申请公开了一种辅助支撑控制方法，用于控制辅助支撑设备输出的支撑力，包括：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据辅助支撑力控制辅助支撑设备的支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
可选地，支撑对象参数包括支撑对象重量。
可选地，支撑对象参数还包括支撑对象尺寸。
可选地，支撑对象参数还包括运动数据。
可选地，运动数据包括支撑对象的腰部运动数据、下肢运动数据、步态相位数据和支撑面接触力数据中的至少一种。
可选地，辅助支撑控制方法还包括：
获取支撑调高参数；和
根据支撑调高参数调节支撑力输出组件的高度。
可选地，辅助支撑控制方法还包括：
获取支撑面接触力等级的调整信息；和
根据调整信息更新支撑面接触力等级。
可选地，辅助支撑控制方法还包括：
获取静态支撑指令；和
根据静态支撑指令控制支撑力输出组件在目标高度输出静态支撑力。
本申请还公开了一种辅助支撑设备，包括控制器、支架主体和设于支架主体上的支撑力输出组件；
控制器用于执行以下操作：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据辅助支撑力控制支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
本申请还公开了一种康复训练系统，用于为训练对象提供康复训练，包括控制器、支架主体、设于支架主体上的支撑力输出组件，以及康复训练设备；
控制器用于执行以下操作：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据辅助支撑力控制支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
本申请还公开了一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据辅助支撑力控制辅助支撑设备的支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据辅助支撑力控制辅助支撑设备的支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
前述的辅助支撑控制方法、辅助支撑设备、康复训练系统、计算机设备和存储介质，根据支撑对象参数和支撑面接触力等级来计算辅助支撑力，根据辅助支撑力控制支撑力输出组件输出的支撑力，可以为训练对象提供不同等级支撑面接触力的行走环境，有利于保障不同运动能力的训练对象安全有效地进行步态训练。另外，为训练对象在步态训练过程中提供与支撑面接触力等级相适应的支撑力，可以使康复训练强度可控，有利于避免训练对象在步态训练过程中承受过大的支撑面接触力，或避免获得的支撑面接触力不足而导致影响康复训练效果的情况。
附图说明
图1为一个实施例中辅助支撑控制方法的应用环境图；
图2为一个实施例中辅助支撑控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中涉及获取支撑对象重量步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中涉及获取支撑对象尺寸步骤的流程示意图；
图5为一个实施例中涉及获取运动数据步骤的流程示意图；
图6为一个实施例中涉及获取支撑对象重量、支撑对象尺寸和运动数据步骤的流程示意图；
图7为一个实施例中涉及调节支撑力输出组件高度的流程示意图；
图8为一个实施例中涉及更新支撑面接触力等级的流程示意图；
图9为一个实施例中涉及获取静态支撑指令的流程示意图；
图10为一个实施例中辅助支撑设备的结构示意图；
图11为一个实施例中康复训练系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在第一方面，本申请公开了一种辅助支撑控制方法，该方法可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，控制器110控制支撑力输出组件120。控制器110可以包括处理器，处理器可以采用可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(AS I C)、通用处理器、或者其他可编程逻辑器件中的至少一种硬件形式来实现。支撑力输出组件120用于接收来自控制器110的控制信号，根据控制信号，可以采用液压驱动、气压驱动、电气驱动或机械驱动的方式输出支撑力。在一些情况下，支撑力输出组件120可以通过推杆或电机实现力控，直接输出支撑力；也可以通过控制推杆或电机的运动、外接弹性单元来间接实现力控，以间接输出支撑力。支撑力输出组件120作为控制信号的执行主体，可以包括驱动结构和传动结构，此时传动结构与训练对象或康复训练设备连接；支撑力输出组件120也可以仅包括驱动结构，此时需要通过外接传动结构向训练对象或向训练对象使用的康复训练设备输出支撑力。输出的支撑力，可以最终作用在训练对象的躯干、腰部、下肢或其他部位。
总体上，如图2所示，辅助支撑控制方法包括控制器110可执行的步骤S201、步骤S202、步骤S203和步骤S204。下文对各步骤展开说明。
步骤S201，获取支撑对象参数。
其中，支撑对象参数包括由支撑对象本身属性和/或状态所决定的数据。支撑对象可以是训练对象本身，此时支撑力输出组件120直接连接训练对象。支撑对象也可以包括训练对象本身和训练对象使用的康复训练设备，即支撑力输出组件120连接康复训练设备。
前述的康复训练设备是指适用于作为支撑对象、能为训练对象提供下肢康复训练的设备，包括主要用于下肢康复训练的下肢训练组件或步态训练组件；也可包括用于下肢康复训练的其他体育或保健设备。由此可知，康复训练设备可以直接连接或支撑训练对象，康复训练设备将支撑力输出组件120输出的支撑力，传递给训练对象。
支撑对象参数包括支撑对象重量。当支撑对象是训练对象本身时，支撑对象重量指训练对象的重量；当支撑对象包括训练对象和康复训练设备时，支撑对象重量包括训练对象的重量和康复训练设备的重量。
支撑对象重量的获取方式，可以是多样的。可以通过读取存档的方式，获取支撑对象重量；也可以通过读取数据接口的方式，获取支撑对象重量；也可以获取用户通过指令输入组件输入的重量数据来获得支撑对象重量，指令输入组件包括但不限于键盘、机械按钮、鼠标或触控板；也可以通过读取重量测量设备输出的重量数据，从而获取支撑对象重量。在支撑对象重量包括训练对象的重量和康复训练设备的重量时，在一种可能的情况中，由于康复训练设备的重量通常是固定的，其可以被存储，控制器110可以通过读取存储数据的方式，获得康复训练设备的重量，而训练对象的重量可能会随时间变化，则可以通过读取重量测量设备输出的训练对象体重数据作为训练对象的重量，根据康复训练设备的重量和训练对象的重量计算得到支撑对象重量。支撑对象重量的获取方式，还可以是其他，在此不作特别限制。
支撑对象参数还可以包括支撑对象尺寸，即支撑对象参数可以包括支撑对象重量和支撑对象尺寸。在支撑对象重量的基础上，支撑对象参数中增加了支撑对象尺寸，相当于增加了辅助支撑力的计算维度和增加了对支撑力的控制维度，有利于更好调节支撑对象与支撑面的接触状态。当支撑对象是训练对象本身时，支撑对象尺寸可以是训练对象的身高、腿长或其他身体部位的尺寸等数据，另外，腿长的尺寸数据还可以细分为大腿长度、小腿长度、足高等数据，这些数据可以作为计算辅助支撑力的尺寸相关项，也可以用于辅助确定训练对象在步态训练过程中起伏或伸展的幅度，从而有利于优化辅助支撑力的计算。当支撑对象包括训练对象和康复训练设备时，可以根据训练对象尺寸和康复训练设备的尺寸来确定支撑对象尺寸，例如，当康复训练设备包括下肢训练组件或步态训练组件时，可以根据训练对象尺寸和下肢训练组件或步态训练组件的腿杆尺寸，确定支撑对象尺寸；而当康复训练设备包括可以用于下肢康复训练的其他体育或保健设备时，可以根据训练对象尺寸和这些体育或保健设备的尺寸来确定支撑对象尺寸。
支撑对象尺寸的获取方式，可以是多样的。类似于支撑对象重量的获取方式，可以通过读档、读取数据接口、获取用户输入的尺寸数据或获取尺寸测量设备输出的尺寸数据等方式获取支撑对象尺寸，在此不作特别限制。
进一步地，支撑对象参数还可以包括运动数据，即支撑对象参数可以包括支撑对象重量和运动数据；或支撑对象参数可以包括支撑对象重量、支撑对象尺寸和运动数据。某一时刻的运动数据用于表征支撑对象在该时刻的运动状态。而具有时序性的运动数据，则能表征支撑对象的运动状态在时序中的变化。运动数据可以包括但不限于位置、速度、加速度、角度、角加速度、力和步态相位中的至少一种数据。运动状态则可以包括支撑对象的动作形态、受力形态和位置偏移中的至少一种状态。
支撑对象参数中增加了运动数据，使得辅助支撑力的计算维度和支撑力的控制维度得到优化，有利于控制器110在训练对象的步态训练过程中，依据运动状态，动态调节支撑力输出组件120输出的支撑力，从而实现动态调节和优化支撑对象与支撑面的接触状态的目的。
运动数据可以包括传感器检测训练对象的运动和/或传感器检测康复训练设备的运动所产生的检测数据，此时控制器110可以与传感器连接，或可以通过通信中转设备与传感器连接，获取传感器的检测数据。运动数据也可以包括对传感器的检测数据进行处理后获得的、同样能表征支撑对象运动状态的数据，此时控制器110可以获取检测数据进行处理，将处理后得到的数据作为运动数据；控制器110也可以获取数据处理设备完成检测数据处理后输出的已处理数据，将已处理数据作为运动数据。
在一些情况中，运动数据包括支撑对象的腰部运动数据、下肢运动数据、步态相位数据和支撑面接触力数据中的至少一种。其中，腰部运动数据用于表示支撑对象的腰部在多个时刻的姿态和/或位置、速度、加速度；下肢运动数据用于表示支撑对象的下肢肢体或关节在多个时刻的姿态和/或位置、角度、角速度、角加速度；步态相位数据用于表示支撑对象在多个时刻的步态相位；支撑面接触力数据用于表示支撑对象在多个时刻受到的来自支撑面的冲击力和/或支反力。来自支撑面的冲击力，通常指训支撑对象在步态训练过程中侧下肢肢体下落与支撑面接触瞬间承受的力。来自支撑面的支反力，通常指支撑对象在步态训练过程中，接触支撑面过程中单侧或双侧下肢肢体持续承受的力。来自支撑面的冲击力或来自支撑面的支反力属于支撑面接触力，可以直接由地面、场地平台或其他类型支撑物传递给训练对象，也可以由康复训练设备传递给训练对象下肢末端。前述的训练对象下肢末端，指训练对象的脚掌、脚跟或者断肢末端。
运动数据的获取方式，可以是多样的。通常，可以获取传感器直接输出的检测数据，将此作为运动数据，也可通过读取或下载这些检测数据，对检测数据进行处理而得到运动数据，在此不作特别限定。
在一些情况下，可以通过获取设置在训练对象腰部的运动传感器输出的检测数据来获得腰部运动数据，也可以通过获取设置在康复训练设备与支撑力输出组件120连接的部件上的运动传感器输出的检测数据来获得腰部运动数据。当然，还可以通过获取设置在训练对象和/或康复训练设备其他部位的运动传感器输出的检测数据，对这些检测数据进行处理后得到腰部运动数据，例如，可以获取设置在训练对象和/或康复训练设备多个肢体或关节上的运动传感器输出的检测数据，根据这些肢体或关节运动状态和腰部运动状态的相关性，结合支撑对象尺寸，对多个肢体或关节的检测数据处理得到用于表示腰部在多个时刻的姿态和/或位置、速度、加速度的数据，则也被视为获得了腰部运动数据。由此可知，支撑对象尺寸除了可供计算辅助支撑力外，还可供确定腰部运动数据。通常，可以结合肢体或关节上的运动传感器输出的检测数据以及支撑对象尺寸，确定腰部运动数据，此时，支撑对象尺寸可以包括腰部高度或腿长的尺寸数据，腿长的尺寸数据包括大腿长度、小腿长度和足高中的至少一种。此外，还可以根据其他现有的技术来获取腰部运动数据。
在一些情况下，可以通过获取设置在训练对象下肢肢体或关节上的运动传感器输出的检测数据来获得下肢运动数据，也可以通过获取设置在康复训练设备上的运动传感器输出的检测数据来获得下肢运动数据。下肢肢体包括大腿、小腿和足中的至少一种肢体，关节包括髋关节、膝关节和踝关节中的至少一种关节。
在一些情况下，可以通过处理设置在训练对象身体上的运动传感器输出的检测数据来获得步态相位数据；也可以通过处理设置在康复训练设备上的运动传感器输出的检测数据来获得步态相位数据；也可以对图像传感器输出的图像数据进行处理，从而获得步态相位数据。前述的图像传感器用于采集训练对象在步态训练时的图像。此外，也可以根据其他现有的技术来获取步态相位数据。
在一些情况下，可以通过获取设置在训练对象下肢末端或其附近位置的力传感器输出的检测数据来获得支撑面接触力数据，例如可以获取设置在足底、鞋底或鞋内的压力传感器输出的检测数据，将此作为支撑面接触力数据。也可以通过获取设置在康复训练设备上的力传感器输出的检测数据来获得支撑面接触力数据，例如可以获取设置在跑步机或下肢训练组件末端上的力传感器输出的检测数据，以此作为支撑面接触力数据。还可以获取在地面或其他类型支撑面上设置的力传感器输出的检测数据来获得支撑面接触力数据。
在一些情况下，支撑对象参数可以同时包括支撑对象重量、支撑对象尺寸和运动数据，此时可以结合运动学和动力学模型，以及结合支撑面接触力等级，对辅助支撑力的计算维度和控制维度进行更好的优化。
在同时存在两种以上类型的支撑对象参数时，获取不同类型的支撑对象参数的先后顺序可以是不受限制的。
支撑对象参数是用于确定辅助支撑力的一类数据，支撑面接触力等级是用于确定辅助支撑力的又一类数据。
步骤S202，获取支撑面接触力等级。
支撑面接触力等级是一个可设置的、影响支撑力输出组件120输出的支撑力大小的数据。支撑面接触力等级也是一个间接影响支撑对象在支撑面上承受的支撑面接触力的数据。当训练对象在地面进行行走训练时，可以将地面视为支撑面；当训练对象在跑步机上进行行走训练时，可以将跑步机与训练对象脚底或鞋底接触的面视为支撑面；当训练对象装备了下肢训练组件或步态训练组件，可以将下肢训练组件或步态训练组件与地面、场地平台或其他类型支撑物的接触面视为支撑面。当然，还可以将其他类型的康复训练设备与地面、场地平台或其他类型支撑物的接触面，视为支撑面。
在训练对象进行步态训练过程中，通常训练对象下肢末端需要与支撑面相接触，因此，可以通过设置不同的支撑面接触力等级，以确定不同大小的辅助支撑力，从而根据不同的辅助支撑力，控制支撑力输出组件120输出不同大小的支撑力，以改变训练对象下肢末端需要承受的支撑面接触力，这属于调节支撑对象与支撑面的接触状态的一种情况。另外，在支撑对象包括训练对象和康复训练设备时，此时康复训练设备与支撑面相接触，设置不同的支撑面接触力等级，调节康复训练设备与支撑面的接触状态，间接调节训练对象下肢末端需要承受的力，这属于调节支撑对象与支撑面的接触状态的另一种情况。
获取支撑面接触力等级的方式，可以是多样的。例如，可以通过获取用户在指令输入组件输入的、用于表示支撑面接触力等级的信息来确定支撑面接触力等级；也可以通过读取存档的方式来获取支撑面接触力等级；当然，还可以将现有的、其他的获取配置数据的方式，应用于获取支撑面接触力等级。
步骤S201和步骤S202，涉及控制器110获取支撑对象参数和支撑面接触力等级的方式，在此强调，控制器110间接通过其他的数据接口、数据处理装置、数据接收装置来获取支撑对象参数和支撑面接触力等级，也视为执行了步骤S201和步骤S202。
步骤S203，根据支撑对象参数和支撑面接触力等级计算辅助支撑力。
不同类型的支撑对象参数，与辅助支撑力可以具有不同的关系。
支撑对象重量与辅助支撑力的关系可以是：在其他条件保持不变的前提下，支撑对象重量发生改变，辅助支撑力也将发生改变。例如，针对体重相对较大的训练对象，辅助支撑力可以是相对较大的。支撑对象重量与辅助支撑力的关系可以是线性关系也可以是非线性关系，具体可以根据需要进行设计。
同理，支撑对象尺寸与辅助支撑力的关系可以是线性关系也可以是非线性关系，可以根据需要进行设计。
运动数据与辅助支撑力的关系可以根据正常人在真实行走环境中支撑面接触力的时序特征进行设计，例如可以首先检测正常人在真实行走环境中支撑面接触力的时序，在此基础上针对多个时刻的支撑面接触力，确定需要提供的辅助支撑力，从而获得运动数据与辅助支撑力的关系。类似地，还可以建立腰部运动数据或步态相位数据等其他运动数据与辅助支撑力的关系。
当然，还可以针对特定需求，设计运动数据与辅助支撑力的对应关系。例如，特定需求是在训练对象处于某些运动状态时，增大支撑力、维持支撑力或减小支撑力。如此，控制器110根据特定需求设计的运动数据与辅助支撑力的对应关系，根据运动数据和其他支撑对象参数，控制支撑力输出组件120的支撑力，使支撑面接触力被维持或改变，从而满足了特定需求。例如，若特定需求是希望在训练对象进行步态训练的行走过程中，在脚掌开始接触地面瞬间承受的支撑面接触力能被适当减小，则可以根据脚掌开始接触地面瞬间这一运动状态所对应的支撑面接触力数据来设计对应的辅助支撑力的关系，使得控制器110在实际应用场合中，获取到对应的支撑面接触力数据时，计算出来的辅助支撑力符合预期。又例如，若特定需求是希望支撑力输出组件120输出的支撑力能随训练对象腰部的姿态变化而变化，此时可以相适应地设计腰部运动数据与辅助支撑力的关系，从而使控制器110在实际应用场合中，符合预期地控制支撑力输出组件120输出对应的支撑力。对于步态相位数据与辅助支撑力的关系设计，下肢运动数据与辅助支撑力的关系设计，或腰部运动数据与辅助支撑力的关系设计，也可以采用类似方式。当然，运动数据与辅助支撑力的关系也可以是这样的：辅助支撑力不随运动数据的变化而变化。
步骤S203的具体实现形式，既可以只采用支撑对象重量，结合支撑面接触力等级来计算辅助支撑力；也可以在支撑对象重量的基础上，加入支撑对象尺寸和/或运动数据，结合支撑面接触力等级来计算辅助支撑力。
下文将通过举例，对如何计算辅助支撑力的原理进一步进行说明，本领域技术人员应可理解，可以借助这些原理来确定控制器110向支撑力输出组件120输出的控制信号，控制信号用于控制支撑力输出组件120输出对应的支撑力。
在一些实施例中，根据支撑对象重量和支撑面接触力等级计算出辅助支撑力。其中，在支撑对象重量不变的情况下，支撑面接触力等级与辅助支撑力的关系可以是线性关系，也可以是非线性关系，不同支撑面接触力等级对应于不同的辅助支撑力。在支撑面接触力等级不变的情况下，支撑对象重量与辅助支撑力的关系可以是线性关系，也可以是非线性关系，不同数值的支撑对象重量可以对应于不同的辅助支撑力；或同一个数值区间内的支撑对象重量，对应于一个相同的辅助支撑力，而当支撑对象重量位于不同的数值区间时，相应计算得到的辅助支撑力可以是不相同的。示例性地，辅助支撑力可以表示为Vs1，Vs1可以根据下式进行确定：
Vs1＝G1(A)+G2(W)
其中，A表示支撑面接触力等级；W表示支撑对象重量；G1()表示预设的支撑面接触力等级与辅助支撑力的关系，既可以是线性关系也可以是非线性关系；G2()表示预设的支撑对象重量与辅助支撑力的关系，既可以是线性关系也可以是非线性关系。
进一步地，在一些实施例中，若支撑对象参数还包括支撑对象尺寸，辅助支撑力可以表示为Vs2，Vs2可以根据下式进行确定：
Vs2＝Vs1+f(L)。
此时，在计算辅助支撑力的维度中加入支撑对象尺寸，如前文所述，有利于优化计算维度和控制维度。其中，L表示支撑对象尺寸。f()表示预设的支撑对象尺寸与辅助支撑力的关系，既可以是线性关系也可以是非线性关系。
在一些实施例中，若支撑对象参数包括运动数据，则可以将Vs1视为辅助支撑力基线，即，对于同一个支撑对象，在设置了对应的支撑面接触力等级后，可以先确定辅助支撑力基线，即Vs1，随着训练对象运动状态的改变，控制器110获得对应的运动数据，此时，控制器110可以根据Vs1，结合用于表征运动状态的运动数据，计算得到调整后的辅助支撑力，根据运动数据调整后的辅助支撑力可以用Vs3表示，Vs3可以根据下式进行确定：
Vs3＝Vs1+g(X)。
在计算辅助支撑力的维度中加入运动数据，如前文所述，有利于进一步优化计算维度和控制维度。
进一步，在一些实施例中，可以将支撑对象尺寸和运动数据进行结合，以更好地优化辅助支撑力的计算维度和支撑力的控制维度，此时，辅助支撑力可以用Vs4表示，Vs4可以根据下式进行确定：
Vs4＝Vs1+g(X，L)。
涉及计算Vs3和Vs4的公式中，X表示运动数据；在一些情况下，X可以采用腰部运动数据或下肢运动数据，即角度q、角速度
Figure BDA0003366637890000131
和角加速度/>
Figure BDA0003366637890000132
；X也可以采用步态相位数据Φ；X也可以采用支撑面接触力F或其他类型的运动数据。当然，X还可以是一种或更多种运动数据的组合。L表示支撑对象尺寸，且L与X相关联。g()表示预设的运动数据与辅助支撑力的关系，可以按需进行设计和获取，例如，可以通过以下任一种方式设计和获得g()：
(1)通过数据库训练的方式，训练获得不同的运动数据与辅助支撑力的映射关系，将训练获得的映射关系作为g()进行存储，控制器110在计算时，读取存储的该映射关系；
(2)建立仿真分析模型，调整运动数据与辅助支撑力的映射关系，将调整后关系作为g()并存储，控制器110在计算时，读取存储的该映射关系；
(3)建立运动学和动力学模型，将这些模型体现出来的运动数据与辅助支撑力的映射关系作为g()并存储，控制器110在计算时，读取存储的该映射关系，这种方式适用于支撑对象参数包括支撑对象尺寸和运动数据的情况。
同理，对于前述的G1()、G2()或f()，也可以采取数据库训练或建立仿真分析模型等方式进行获取。当然，G1()、G2()、f()和g()的设计、获取方式，不仅限于此。
需要注意的是，前述的公式仅用于示例性地说明如何确定辅助支撑力，Vs1的值、Vs2的值、Vs3的值或Vs4的值与支撑力输出组件120输出的支撑力的值可以是线性相关的，也可以是其他映射关系的。
步骤S204，根据辅助支撑力控制辅助支撑设备的支撑力输出组件120输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
辅助支撑力对应于控制器110输出的控制信号，控制信号又与支撑力输出组件120输出的支撑力相对应。不同的控制信号可以使支撑力输出组件120输出的支撑力不变、变大或变小，不同的控制信号还可以调节支撑力输出组件120输出的支撑力的变化幅度。
支撑力输出组件120输出的支撑力可以直接施加于训练对象；也可以直接施加在训练对象正在使用的康复训练设备上，从而通过康复训练设备将支撑力间接传递给训练对象。因此，调节支撑对象与支撑面的接触状态，本质上是调节训练对象直接或间接承受的支撑面接触力，以调节训练对象的接触感受。
通过执行步骤S201、步骤S202、步骤S203和步骤S204，根据支撑对象参数和支撑面接触力等级来计算辅助支撑力，从而根据辅助支撑力控制支撑力输出组件输出的支撑力，可以为训练对象提供不同等级支撑面接触力的行走环境，有利于保障不同运动能力的训练对象安全有效地进行步态训练。另外，为训练对象在步态训练过程中提供与支撑面接触力等级相适应的支撑力，可以使康复训练强度可控，有利于避免训练对象在步态训练过程中承受过大的支撑面接触力，或避免获得的支撑面接触力不足而导致影响康复训练效果的情况。
在一些实施例中，如图3所示，在支撑对象参数包括支撑对象重量时，步骤S201包括步骤S301：获取支撑对象重量。相应地，步骤S203包括步骤S302：根据支撑对象重量和支撑面接触力等级计算辅助支撑力。前文已对支撑对象重量的具体获取方式及支撑对象重量与辅助支撑力的关系进行说明，在此不再赘述。
在一些实施例中，如图4所示，在支撑对象参数包括支撑对象重量和支撑对象尺寸时，步骤S201包括：步骤S401，获取支撑对象重量；步骤S402：获取支撑对象尺寸。相应地，步骤S203包括步骤S403：根据支撑对象重量、支撑对象尺寸和支撑面接触力等级计算辅助支撑力。在获取支撑对象重量之余，还获取支撑对象尺寸，有利于优化辅助支撑力的计算维度和支撑力的控制维度，从而更好调节支撑对象与支撑面的接触状态。前文已对支撑对象尺寸的具体获取方式及支撑对象尺寸与辅助支撑力的关系进行说明，在此不再赘述。
在一些实施例中，如图5所示，在支撑对象参数包括支撑对象重量和运动数据时，步骤S201包括：步骤S501，获取支撑对象重量；步骤S502，获取运动数据。相应地，步骤S203包括步骤S503：根据支撑对象重量、运动数据和支撑面接触力等级计算辅助支撑力。通过将支撑对象重力结合运动数据以计算辅助支撑力，有利于在步态训练过程中动态调节支撑面接触力，以更好地控制训练强度和保护训练对象的下肢。
通常，在步态训练过程中,由于训练对象的运动状态很可能是经常发生变化的，因此获取运动数据的步骤需要多次执行，此时，每执行一次获取运动数据的步骤，获得新的运动数据后，可以通过执行步骤S503来计算出新的辅助支撑力，从而执行步骤S204来控制支撑力提供组件120输出对应的支撑力。前文已对运动数据的具体获取方式及运动数据与辅助支撑力的关系进行说明，在此不再赘述。
在一些实施例中，如图6所示，在支撑对象参数同时包括支撑对象重量、支撑对象尺寸和运动数据时，
步骤S201包括：步骤S601，获取支撑对象重量；步骤S602，获取支撑对象尺寸；步骤S603，获取运动数据。
相应地，步骤S203包括：步骤S604，根据支撑对象重量、支撑对象尺寸、运动数据和支撑面接触力等级计算辅助支撑力。
通过支撑对象重量、支撑对象尺寸、运动数据和支撑面接触力等级计算辅助支撑力，能进一步优化辅助支撑力的计算维度和支撑力的控制维度，从而使支撑对象与支撑面的接触状态的调节方式获得进一步的优化。
以上，图3至图6展示了在获取的支撑对象参数不同时，控制器110执行辅助支撑控制方法的一些执行流程。
在一些实施例中，如图7所示，辅助支撑控制方法还包括：
步骤S701，获取支撑调高参数；
步骤S702：根据调高参数调节支撑力输出组件120的高度。
支撑调高参数用于确定支撑力输出组件120的高度，在支撑对象是训练对象时，支撑调高参数可以是训练对象的身高、腿长或其他身体部位的尺寸等数据；在支撑对象包括训练对象和康复训练设备时，可以根据训练对象尺寸和/或康复训练设备的尺寸来确定支撑调高参数。在一些情况下，支撑调高参数可以是支撑对象的肢体长度，如大小腿长度；在一些情况下，支撑调高参数也可以是支撑对象的腰部高度。
可见，支撑调高参数和支撑对象尺寸一样，均来源于支撑对象本身在尺寸方面的数据。因此，在一些情况下，可以直接采用支撑对象尺寸中的一个或多个尺寸数据，作为支撑调高参数，例如在支撑对象尺寸包括肢体长度时，采用该肢体长度作为支撑调高参数。当然，也不排除支撑调高参数包括支撑对象尺寸以外的其他尺寸数据，例如支撑对象尺寸采用肢体长度，支撑调高参数采用腰部高度。
控制器110可以从获取的支撑对象尺寸中，选择合适的数据作为支撑调高参数；控制器110也可以分别单独获取支撑对象尺寸和支撑调高参数。在控制器110单独获取支撑调高参数时，可参见前文说明的支撑对象尺寸的获取方式来实现，两者的获取方式的原理是相同的，在此不再赘述。
通常，可以在步态训练开始前，根据支撑调高参数将支撑力输出组件120调整至合适的初始高度，以适应于不同身高的训练对象，或适应于不同尺寸的康复训练设备。在步态训练过程中，可以结合支撑调高参数、支撑对象重量和运动数据，调节支撑力输出组件120的高度，以匹配训练对象的运动状态，避免影响训练对象步态训练过程中动作的协调性，同时优化了支撑力的控制效果。
在一些实施例中，如图8所示，辅助支撑控制方法还包括：
步骤S801，获取支撑面接触力等级的调整信息；
步骤S802，根据调整信息更新支撑面接触力等级。
相应地，步骤S203包括：步骤S803，根据支撑对象参数和更新后的支撑面接触力等级计算辅助支撑力。
具体地，用户可以在步态训练过程中，针对训练对象当前的训练状况，实时调整支撑面接触力等级，以改变步态训练的强度。步骤S801的调整信息可以通过指令输入组件产生，用户可以通过对指令输入组件施加指令来改变支撑面接触力等级，从而使指令输入组件产生该调整信息。需要说明的是，图8虽示出了一个循环执行的流程，但在控制器110根据步骤S202获取到的支撑面接触力等级结合支撑对象参数计算辅助支撑力并控制支撑力输出组件120后，若控制器110未获取到支撑面接触力等级的调整信息，则无需执行步骤S802和步骤S803。
在一些实施例中，如图9所示，辅助支撑控制方法还包括：
步骤S901，获取静态支撑指令；
步骤S902，根据静态支撑指令控制支撑力输出组件120在目标高度输出静态支撑力。
控制器110在执行辅助支撑控制方法的过程中，可以有两种工作模式。第一种模式为动态支撑控制模式，此时控制器110需要获取支撑对象参数和支撑面接触力等级，通过计算得到的辅助支撑力来控制支撑力输出组件120输出的支撑力。第二种模式为静态支撑控制模式，此时控制器110需要获取静态支撑指令，根据静态支撑指令，结合支撑对象重量和支撑对象尺寸，控制支撑力输出组件120在目标高度输出静态支撑力。前述的目标高度，既可以是预设的，也可以是依据支撑调高参数计算得到的。
控制器110执行步骤S901相当于切换到静态支撑控制模式，静态支撑控制模式下，控制器110可以无需获取支撑面接触力等级，控制器110可以重新获取支撑对象参数，或者根据已获取的支撑对象参数结合静态支撑指令来执行步骤S902。
控制器110可以在两种不同的工作模式之间进行切换。在一些具体场合中，控制器110可以获取动态支撑指令，从而确定工作模式为动态支撑控制模式，并执行图2至图9中任一附图对应的步骤。
应该理解的是，虽然图2至图9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。图2至图9展示的步骤以及其他实施例涉及的步骤，除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，前述各实施例的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在第二方面，本申请公开了一种辅助支撑设备，包括控制器、支架主体和设于支架主体上的支撑力输出组件。控制器用于执行辅助支撑控制方法，辅助支撑控制方法包括步骤S201、步骤S202、步骤S203和步骤S204，这些步骤的执行顺序可参见图2。此外，控制器执行的辅助支撑控制方法，还可以包括图3至图9中的步骤。涉及辅助支撑控制方法的更多细节或实施例，也可以参见前文描述，在此不再赘述。
前述辅助支撑设备的一种结构如10所示，图10中，控制器110被以简图进行图示。控制器110与支撑力输出组件120的连接关系可以结合图1进行理解，该连接关系可以是无线连接或有线连接，可以是直接连接或间接连接，无论如何，均需要满足该功能：控制器110可以将控制信号输出至支撑力输出组件120。涉及控制器110和支撑力输出组件120的更多限定，可以参见前文描述，在此不再赘述。
图10中，支撑力输出组件120包括推杆121和输出对接结构122；推杆结构121可以受控制信号控制输出支撑力，推杆结构121也可以控制运动，结合串行弹性驱动组件，输出支撑力。输出对接结构122与推杆结构121连接，随推杆结构121运动而运动。
在一些实施例中，支撑力输出组件120用于与训练对象连接。具体地，支撑力输出组件120可以连接或支撑训练对象的躯干或腰部，以便于向训练对象直接输出支撑力。当控制器110控制推杆结构121的支撑或运动时，推杆结构121带动输出对接结构122，输出对接结构122为训练对象提供支撑力，从而调节训练对象与支撑面的接触状态。
在一些实施例中，支撑力输出组件120与康复训练设备连接，康复训练设备的一种结构如图11所示。图11中，康复训练设备包括躯干连接结构1101和下肢训练组件1102。躯干连接结构1101具有环形的接触面，用于连接或支撑训练对象的躯干或腰部。结合图10和图11，支撑力输出组件120的输出对接结构122与躯干连接结构1101进行连接，当控制器110控制推杆结构121的支撑或运动时，推杆结构121带动输出对接结构122，输出对接结构122为躯干连接结构1101提供支撑力，从而调节下肢训练组件1102和训练对象与支撑面的接触状态。
在一些实施例中，如图10所示，辅助支撑设备还可以包括指令输入组件140。指令输入组件140用于供用户输入支撑对象重量和支撑对象尺寸中的至少一种支撑对象参数，也可以供用户输入支撑面接触力等级等指令。
在一些实施例中，如图10所示，辅助支撑设备还可以包括显示器150，显示器150用于显示支撑对象参数和支撑面接触力等级中的至少一类数据。
当然，图10中，指令输入组件140、显示器150的位置可以设置在其他地方，还可以将指令输入组件140、显示器150集成到一起，采用触摸屏实现等。
在第三方面，本申请公开了一种康复训练系统，用于为训练对象提供康复训练，如图10和图11所示，康复训练系统包括控制器110、支架主体130、设于支架主体130上的支撑力输出组件120，以及康复训练设备。康复训练设备包括躯干连接结构1101和下肢训练组件1102。支撑力输出组件120与康复训练设备的躯干连接结构1101连接，以向康复训练设备提供支撑力。支撑力输出组件120也可以直接与训练对象连接。图10和图11中，康复训练系统各部件的连接关系，已于前文描述，在此不再赘述。
康复训练系统中，控制器110用于执行辅助支撑控制方法，涉及辅助支撑控制方法的更多细节或实施例，可以参见前文描述，在此不再赘述。
在第四方面，本申请公开了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端。该计算机设备可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种辅助支撑控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。本领域技术人员可以理解，具体的计算机设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一些实施例中，计算机设备包括存储器、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，处理器执行计算机程序时实现前文提供的任意一种实施方式中辅助支撑控制方法的步骤。
在第五方面，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文提供的任意一种实施方式中辅助支撑控制方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，前述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synch l i nk)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种辅助支撑控制方法，用于控制辅助支撑设备输出的支撑力，其特征在于，包括：
获取支撑对象参数和支撑面接触力等级；
根据所述支撑对象参数和所述支撑面接触力等级计算辅助支撑力；和
根据所述辅助支撑力控制所述辅助支撑设备的支撑力输出组件输出的支撑力，调节支撑对象与支撑面的接触状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑对象参数包括支撑对象重量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑对象参数还包括支撑对象尺寸。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑对象参数还包括运动数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述运动数据包括支撑对象的腰部运动数据、下肢运动数据、步态相位数据和支撑面接触力数据中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取支撑调高参数；和
根据所述支撑调高参数调节所述支撑力输出组件的高度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取支撑面接触力等级的调整信息；和
根据所述调整信息更新所述支撑面接触力等级。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取静态支撑指令；和
根据所述静态支撑指令控制所述支撑力输出组件在目标高度输出静态支撑力。
9.一种辅助支撑设备，其特征在于，包括控制器、支架主体和设于所述支架主体上的支撑力输出组件；
所述控制器用于执行权利要求1-8任一项所述的方法。
10.一种康复训练系统，用于为训练对象提供康复训练，其特征在于，包括控制器、支架主体、设于所述支架主体上的支撑力输出组件，以及康复训练设备；
所述控制器用于执行权利要求1-8任一项所述的方法。
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