CN116421372A - 控制假肢的方法、假肢和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种控制假肢的方法、假肢和计算机可读存储介质，属于计算机技术领域。所述方法包括：采集环境地形信息；根据环境地形信息确定行走模式；根据行走模式规划足端轨迹；根据足端轨迹控制假肢的关节角度，以使假肢按照足端轨迹行走。本申请中结合环境地形信息来控制假肢行走时的足端轨迹，使得假肢能够适应人在复杂环境中的运动，从而使人可以在不同的环境中稳定、灵活的行走。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种控制假肢的方法、假肢和计算机可读存储介质。
背景技术
随着科学技术的不断进步，研发人员研发出帮助残障人士恢复正常生活的假肢，其中包括帮助大腿截肢的残障人士恢复正常行走的下肢假肢。
相关技术中，下肢假肢可以简单的模拟人在行走过程中的基本动作。下肢假肢可通过主动输出能量帮助大腿截肢的残障人士实现走平地、上楼梯等多种基本动作，从而使人得以正常行走。
然而，上述方式中下肢假肢只能按照固定模式做出一些简单的行走动作，灵活性较低，因而难以适应人在复杂环境中的运动。
发明内容
本申请提供了一种控制假肢的方法、假肢和计算机可读存储介质，可以使人可以在不同的环境中稳定、灵活的行走。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种控制假肢方法，所述方法包括：
采集环境地形信息；
根据所述环境地形信息确定行走模式；
根据所述行走模式规划足端轨迹；
根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，以使所述假肢按照所述足端轨迹行走。
在本申请中，通过结合环境地形信息来控制假肢行走时的足端轨迹，所以使得假肢能够适应人在复杂环境中的运动，从而使人可以在不同的环境中稳定、灵活的行走。
可选地，所述根据所述行走模式规划足端轨迹，包括：
根据所述行走模式，从行走模式与样本轨迹之间的对应关系中，获取对应的样本轨迹；
若所述行走模式为走平地模式，则根据所述样本轨迹确定所述足端轨迹；
若所述行走模式为上楼梯模式、下楼梯模式、上斜坡模式、下斜坡模式、跨越凸起障碍物模式中的一个，则根据所述环境地形信息和所述样本轨迹确定所述足端轨迹。
可选地，所述假肢具有步态周期，所述根据所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
在所述假肢当前的步态周期为所述假肢的第一个步态周期的情况下，或者在所述假肢当前的步态周期不为所述假肢的第一个步态周期且所述假肢的上一个步态周期的行走模式不为所述走平地模式的情况下，将所述样本轨迹确定为所述足端轨迹；
或者，在所述假肢当前的步态周期不为所述假肢的第一个步态周期且所述假肢的上一个步态周期的行走模式为所述走平地模式的情况下，根据当前行走速度和所述样本轨迹确定所述足端轨迹。
可选地，所述样本轨迹为贝塞尔曲线，所述样本轨迹具有n+1个控制点，所述n为大于或等于2的整数；
所述根据当前行走速度和所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
若所述当前行走速度与预设速度之间的差值大于或等于速度差值阈值，则将所述当前行走速度除以所述预设速度，得到第一系数；
根据所述第一系数分别对所述样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第一控制点；
生成所述n+1个第一控制点对应的贝塞尔曲线作为所述足端轨迹。
可选地，所述样本轨迹为贝塞尔曲线，所述样本轨迹具有n+1个控制点，所述n为大于或等于2的整数；
所述根据所述环境地形信息和所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
根据所述环境地形信息与预设地形信息之间的差异，确定第二系数；
根据所述第二系数分别对所述样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第二控制点；
生成所述n+1个第二控制点对应的贝塞尔曲线作为所述足端轨迹。
可选地，所述足端轨迹为在所述假肢的步态周期中的摆动相时的足端轨迹；
所述采集环境地形信息之前，还包括：
在所述假肢的步态周期中的支撑相结束时，执行所述采集环境地形信息的步骤；
所述根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，包括：
根据所述足端轨迹控制所述假肢在所述假肢的步态周期中的摆动相时的关节角度，以使所述假肢在所述摆动相时按照所述足端轨迹行走。
可选地，所述根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，包括：
获取目标髋关节角度；
将所述目标髋关节角度除以h，得到目标角度，所述h为正整数；
确定所述足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标，所述h+1个位置点将所述足端轨迹分为h段轨迹，所述h+1个位置点中的第1个位置点是所述足端轨迹的起始点，所述h+1个位置点中的第h+1个位置点是所述足端轨迹的终止点；
令i为2，根据所述h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的所述目标角度，确定膝关节角度和踝关节角度；
控制所述假肢的膝关节运动至所述膝关节角度且控制所述假肢的踝关节运动至所述踝关节角度，以使所述假肢按照所述h段轨迹中的第i-1段轨迹行走；
判断i与h+1是否相等；
若i与h+1不相等，则令i＝i+1，重新执行所述根据所述h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的所述目标角度，确定膝关节角度和踝关节角度的步骤及后续步骤，直至i与h+1相等为止。
可选地，所述足端轨迹为贝塞尔曲线，所述确定所述足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标，包括：
将j-1除以h，得到t，所述j为大于或等于1且小于或等于h+1的整数；
将所述m作为贝塞尔曲线的比例参数，根据所述m，通过所述足端轨迹的贝塞尔曲线函数，得到所述足端轨迹中第j个位置点的坐标。
第二方面，提供了一种假肢，所述假肢包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述的控制假肢的方法。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的控制假肢的方法。
第四方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的控制假肢的方法的步骤。
可以理解的是，上述第二方面、第三方面、第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种走平地时的足端轨迹示意图；
图2是本申请实施例提供的一种上楼梯时的足端轨迹示意图；
图3是本申请实施例提供的一种上斜坡时的足端轨迹示意图；
图4是本申请实施例提供的一种跨越凸起障碍物时的足端轨迹示意图；
图5是本申请实施例提供的一种传感器分布示意图；
图6是本申请实施例提供的一种控制假肢的方法的流程图；
图7是本申请实施例提供的一种步态周期的示意图；
图8是本申请实施例提供的一种下肢假肢的结构图；
图9是本申请实施例提供的一种三维点云数据和二进制图像的示意图；
图10是本申请实施例提供的一种控制点的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
在本申请中描述的“一个实施例”或“一些实施例”等语句意味着在本申请的一个或多个实施例中包括该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本申请中的不同之处出现的“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等语句不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景予以说明。
据2006年全国第二次残障人抽样调查显示，国内现有残障人8296万人，其中约31％的残障人为肢体残障，其总人数约为2412万人。其中有11.4％的肢体残障者需要安装义肢，而下肢截肢患者所占比例高达80％，为帮助残障人恢复正常生活，研发人员研发出帮助下肢截肢的残障人士恢复正常行走的下肢假肢(也可称为大腿假肢)。
相关技术中，下肢假肢可以简单的模拟人在行走过程中的基本动作。下肢假肢可通过主动输出能量帮助大腿截肢的残障人士实现走平地、上楼梯、上斜坡等多种基本动作。但是行走过程是用户与下肢假肢相互配合的过程，相关技术中，在行走过程中，下肢假肢无法感知到环境的变化，只能使用固定的动作进行行走，导致用户在复杂的环境中难以自然的行走。
为此，本申请实施例提供了一种控制假肢的方法，通过对不同环境下下肢假肢(以下均简称为假肢)的足端轨迹进行规划、调整，使人可以使用假肢以自然的运动方式在复杂的环境中行走。具体来讲，采集环境地形信息，根据该环境地形信息选择假肢的行走模式，根据该行走模式对假肢的足端轨迹进行规划，最后控制假肢按照规划的足端轨迹完成行走。这种情况下，由于是结合环境地形信息来控制假肢行走时的足端轨迹，所以使得假肢能够适应人在复杂环境中的运动，从而使人可以在不同的环境中稳定、灵活的行走。
在一些实施例中，在使用假肢之前，可以先获取各个行走模式对应的样本轨迹。某个行走模式对应的样本轨迹是假肢在这个行走模式下行走时可以参考的轨迹。
换句话说，可以获取行走模式与样本轨迹之间的对应关系，该对应关系中可以包括多个行走模式和与该多个行走模式一一对应的多个样本轨迹。该对应关系可以由技术人员构建，且技术人员在构建好该对应关系后可以将该对应关系预先设置在所要使用的假肢中，具体可以设置在所要使用的假肢中的处理模块中，以供假肢在行走过程中使用。
示例地，环境地形可以包括平地、楼梯、斜坡、凸起障碍物等中的一个或多个，相应地，行走模式可以包括走平地、上楼梯、下楼梯、上斜坡、下斜坡、跨越凸起障碍物等中的一个或多个。
接下来对各个行走模式对应的样本轨迹的确定过程进行说明：
为了使假肢行走的更加拟人化，需要使用d1、d2、d3、d4这四个轮廓参数对规划的样本轨迹进行约束。
d1是假肢在行走时足端相对于起始点后移的距离。
d3是假肢在行走时足端相对于终止点前移的距离。
d2是假肢在行走时足端的起始点到终止点的长度。
d4是假肢足端轨迹最高点相对于起始点和终止点连线的高度。
可选地，d1、d2、d3、d4这四个轮廓参数可以通过如下两种方式获取。
第一种方式是技术人员通过查询下肢生物力学的开源数据集得到的，包括在不同行走模式下的轮廓参数。
第二种方式是技术人员在查询下肢生物力学的开源数据集得到不同行走模式下的轮廓参数后，根据用户的体态对开源数据集中的轮廓参数进行调整，以适应假肢用户的行走。
示例的，不同行走模式下的d1、d2、d3、d4这四个轮廓参数在世界坐标系下表示的含义如下所述：
图1是本申请实施例提供的一种走平地时的足端轨迹示意图。
参见图1，在平地行走时，d2表示假肢的步长，d4为足端轨迹最高点相对于平地面的高度，d1是在起始点的缓冲距离，d3是在终止点的缓冲距离。
图2是本申请实施例提供的一种上楼梯时的足端轨迹示意图。
参见图2，在上楼梯时，d2表示假肢的步长，d4为足端轨迹最高点相对起始点与终止点之间的连线的高度，d1是在起始点的缓冲距离，d3是在终止点的缓冲距离。
图3是本申请实施例提供的一种上斜坡时的足端轨迹示意图。
参见图3，在上斜坡时，d2表示假肢的步长，d4表示足端轨迹最高点相对斜坡面的高度，d1表示在起始点的缓冲距离，d3表示在终止点的缓冲距离。
图4是本申请实施例提供的一种跨越凸起障碍物时的足端轨迹示意图。
参见图4，在跨越凸起障碍物时，d2表示假肢的步长，d4表示足端轨迹最高点相对于行走面的高度，d1表示在起始点的缓冲距离，d3表示在终止点的缓冲距离。
在本申请实施例中，样本轨迹可以为贝塞尔曲线。这种情况下，技术人员先选取多个控制点，再根据该多个控制点绘制出贝塞尔曲线。
控制点用于确定贝赛尔曲线的弯曲程度。
示例的，选取p0(x0，y0)、p1(x1，y1)、p2(x2，y2)…pn(xn，yn)这n+1个控制点。其中，p0(x0，y0)表示贝塞尔曲线的起始点，pn(xn，yn)表示贝塞尔曲线的终止点。
可选地，根据p0(x0，y0)、p1(x1，y1)、p2(x2，y2)…pn(xn，yn)这n+1个控制点的坐标，可以通过如下公式得到贝赛尔曲线的曲线参数。
其中，Bi，n(t)表示贝塞尔曲线的曲线参数，pi表示控制点的坐标，t表示贝塞尔曲线的比例参数，任意一个t的值可以确定贝塞尔曲线上的一个位置点，即贝塞尔曲线上每一个位置点的坐标与一个t的值相对应。
可选地，根据贝塞尔曲线的曲线参数、控制点的坐标，通过如下公式得到贝赛尔曲线上位置点的坐标。
其中，pi(xi，yi)表示控制点的坐标，Bi，n(t)表示贝塞尔曲线的曲线参数，BP(t)表示贝塞尔曲线上的位置点的坐标，BP(t)也可称为贝塞尔曲线函数。
进一步地，在对样本轨迹进行规划时，贝赛尔曲线需要满足用户正常行走时的足端轨迹要求。具体来讲，选取的控制点pi(xi，yi)需要使贝塞尔曲线满足以下条件：
条件一：贝塞尔曲线上的位置点的坐标需要符合用户足端轨迹的轨迹范围，即：
需说明的是，不同行走模式下的样本轨迹不同，因而不同行走模式下的控制点的坐标以及四个轮廓参数d1、d2、d3、d4的值是不同的。本申请实施例中，对于某个行走模式，技术人员先选取这个行走模式对应的n+1个控制点和这个行走模式下的轮廓参数，然后再根据这个行走模式对应的n+1个控制点绘制贝塞尔曲线，并判断绘制出的贝塞尔曲线是否满足这个行走模式下的轮廓参数约束，即是否满足上述条件一。如此，是对不同行走模式下的贝塞尔曲线进行验证，以使不同行走模式下的贝赛尔曲线符合用户足端轨迹的轨迹范围。
比如：若行走模式为走平地模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在水平方向上相对起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在水平方向上相对起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示贝赛尔曲线最高点相对于平地面的最大高度。
若行走模式为上楼梯模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在起始点与终止点之间的连线方向上相对起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在起始点与终止点之间的连线方向上相对起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示足端轨迹最高点相对起始点与终止点之间的连线的高度。
若行走模式为下楼梯模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在起始点与终止点之间的连线方向上相对起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在起始点与终止点之间的连线方向上相对起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示足端轨迹最高点相对起始点与终止点之间的连线的高度。
若行走模式为上斜坡模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在斜坡面相对起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在斜坡面相对起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示足端轨迹最高点相对斜坡面的高度。
若行走模式为下斜坡模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在斜坡面相对起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在斜坡面相对起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示足端轨迹最高点相对斜坡面的高度。
若行走模式为跨越凸起障碍物模式，pi(xi)表示控制点的横坐标，d1表示足端在行走面相对于起始点向后移动的最大距离，d2+d3表示足端在行走面相对于起始点向前移动的最大距离，pi(yi)表示控制点的纵坐标，d4表示贝赛尔曲线最高点相对于行走面的最大高度。
条件二：贝塞尔曲线上的除起始点和终止点之外的任意一个位置点需要满足曲线的速度连续和加速度连续，即贝塞尔参数曲线的加速度变化率需满足如下公式：
条件三：BPtop(t)表示贝塞尔参数曲线的最高点。贝塞尔曲线需满足：
vy(BP(0))＝0
vy(BP(1))＝0
vy(BPtop(t))＝0
ay(BPtop(t))＝0
其中，vy(BP(0))表示在贝塞尔曲线的起始点在y轴方向上的速度，vy(BP(1))表示贝塞尔曲线的终止点在y轴方向上的速度，vy(BPtop(t))表示贝塞尔曲线的最高点在y轴方向上的速度，ay(BPtop(t))表示贝塞尔曲线的最高点在y轴方向上的加速度。
进一步地，若某个行走模式下的贝塞尔曲线满足上述条件，则将该贝塞尔曲线作为这种行走模式对应的样本轨迹。若某个行走模式下的贝塞尔曲线不满足上述条件，则技术人员可以对控制点的坐标或控制点的个数进行调整，以据此重新绘制贝塞尔曲线，直至绘制出的贝塞尔曲线满足上述条件，得到这种行走模式对应的样本轨迹。
可选地，在得到各个行走模式对应的样本轨迹后，即得到行走模式与样本轨迹之间的对应关系后，技术人员还可以将该对应关系输入到假肢中。在用户行走时，假肢可以根据采集到的环境地形信息切换不同的行走模式，以使用与该行走模式对应的样本轨迹进行足端轨迹的规划。
下面对本申请实施例提供的控制假肢的方法进行详细地解释说明。
图5是本申请实施例提供的一种传感器分布示意图。参见图5，所设置的传感器可以包括：第一惯性传感器、第二惯性传感器、深度传感器。
深度传感器可以设置于假肢上，用于检测物体到深度传感器之间的距离。在本申请实施例中，深度传感器可用于采集环境地形信息。示例的，深度传感器可以为深度相机。
第一惯性传感器可以设置于健侧大腿，用于检测健侧大腿摆动时的髋关节角度。
第二惯性传感器可以设置于患侧大腿，用于检测患侧大腿摆动时的髋关节角度。
图6是本申请实施例提供的一种控制假肢的方法的流程图。该方法应用于假肢，比如可以应用于下肢假肢中的处理模块，参见图6，该方法包括以下步骤：
步骤601：假肢采集环境地形信息。
环境地形信息用于表示地面形态与起伏特征。可选地，环境地形信息包括平地信息、楼梯信息、斜坡信息、凸起障碍物信息等。其中，楼梯信息可以包括楼梯的宽度和高度等，斜坡信息可以包括斜坡的坡度等，凸起障碍物信息可以包括凸起障碍物的宽度和高度等。
可选地，步骤601的操作可以为：接收安装在假肢上的深度传感器发送的环境地形数据，示例地，该环境地形数据可以为三维点云数据；将该环境地形数据转换为二进制图像，根据该二进制图像获取环境地形信息。
三维点云数据用于表示空间内物体特性信息。具体来讲，可以通过海量点集合来表示空间内物体的坐标和分布，通过绘制出大量的点，并将这些点形成数据集合，从而建立起三维模型来表示空间的表面特性。
需说明的是，本申请实施例可以在假肢的步态周期的支撑相结束时，采集环境地形信息。
步态周期是在行走时一侧足端着地到该侧足端再次着地的过程。步态周期分为支撑相和摆动相。
支撑相指下肢接触地面及承受重力的时间，占步态周期的60％。
摆动相指下肢离开地面向前迈步到再次落地的时间，占步行周期的40％。
为使用户可以持续行走，需要在健侧大腿的步态周期的摆动相结束时，即假肢的步态周期的支撑相结束时，采集环境地形信息，据此规划接下来的假肢的摆动相的足端轨迹，以实现假肢在摆动相时的行走。
步骤602：假肢根据该环境地形信息确定行走模式。
可选地，步骤602的操作可以为：假肢对采集的环境地形信息进行识别，以确定该环境地形信息对应的行走模式。
若环境地形信息为平地信息，则确定行走模式为走平地模式。
若环境地形信息为楼梯信息，则对该楼梯信息进行识别，确定行走模式为上楼梯模式或下楼梯模式。
若环境地形信息为斜坡信息，则对该斜坡信息进行识别，确定行走模式为上斜坡模式或下斜坡模式。
若环境地形信息为凸起障碍物信息，则确定行走模式为跨越凸起障碍物模式。
步骤603：假肢根据该行走模式规划足端轨迹。
为保证假肢适应用户在不同环境地形下的行走，可以根据不同的环境地形信息选择对应的行走模式并规划该行走模式下的足端轨迹。
可选地，步骤603操作可以为：假肢根据该行走模式，从行走模式与样本轨迹之间的对应关系中，获取对应的样本轨迹；若该行走模式为走平地模式，则根据该样本轨迹确定足端轨迹；若该行走模式为上楼梯模式、下楼梯模式、上斜坡模式、下斜坡模式、跨越凸起障碍物模式中的一个，则根据该环境地形信息和该样本轨迹确定足端轨迹。
可选地，假肢具有步态周期。示例的，图7是本申请实施例提供的一种步态周期的示意图。参见图7，一个步态周期分为图7中的(a)图所示的摆动相和图7中的(b)图所示的支撑相，由摆动相开始，在支撑相结束，其中，θ1和θ2分别表示摆动相前期和后期的大腿角度(即髋关节角度)，θ3和θ4分别表示支撑相前期和后期的大腿角度。
可选地，在该行走模式为走平地模式的情况下，根据样本轨迹确定足端轨迹的操作可以为：在该行走模式为走平地模式的情况下，在假肢当前的步态周期为假肢的第一个步态周期的情况下，或者在假肢当前的步态周期不为假肢的第一个步态周期且假肢的上一个步态周期的行走模式不为走平地模式的情况下，将该样本轨迹确定为足端轨迹；或者，在假肢当前的步态周期不为假肢的第一个步态周期且假肢的上一个步态周期的行走模式为走平地模式的情况下，根据当前行走速度和该样本轨迹确定足端轨迹。
假肢当前的步态周期为假肢的第一个步态周期，或者假肢当前的步态周期不为假肢的第一个步态周期且假肢的上一个步态周期的行走模式不为走平地模式，这说明用户刚开始行走或者用户行走到了平地的环境中。为保证用户行走的稳定性，将该样本轨迹直接确定为足端轨迹。
在假肢当前的步态周期不为假肢的第一个步态周期且假肢的上一个步态周期的行走模式为走平地模式时，假肢会对当前行走速度进行检测。具体来讲，用户在平地行走时，会根据不同的场景调整自身的行走速度。比如，当用户在过马路时，用户会根据红绿灯剩余时间调整自身行走速度以顺利通过马路。这种情况下，为使用户行走的更加协调、自然，假肢会根据用户当前行走速度和该样本轨迹来确定足端轨迹，从而使假肢行走的更加符合用户的意愿。
可选地，该样本轨迹为贝塞尔曲线，该样本轨迹具有n+1个控制点，n为大于或等于2的整数。假肢根据当前行走速度和样本轨迹确定足端轨迹的操作可以为：若当前行走速度与预设速度之间的差值小于速度差值阈值，则将该样本轨迹确定为足端轨迹。若当前行走速度与预设速度之间的差值大于或等于速度差值阈值，则将当前行走速度除以预设速度，得到第一系数；根据第一系数分别对该样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第一控制点；生成n+1个第一控制点对应的贝塞尔曲线作为足端轨迹。
预设速度为规划走平地模式对应的样本轨迹时参考的正常行走速度。
可选地，在确定当前行走速度与预设速度之间的差值是否大于或等于速度差值阈值之前，还需要获得当前行走速度。当前行走速度可以通过用户的步长以及一个步态周期的时长确定得到，用户的步长可以通过健侧大腿的腿长和健侧大腿在一个步态周期时的大腿角度计算得到。
示例的，参见图7，通过步态周期时大腿摆动的θ1、θ2、θ3、θ4与大腿长度计算得到步长，步长的计算公式如下：
SL＝L(sin(θ1)+sin(θ2)+sin(θ3)+Lsin(θ4))
其中，L为健侧大腿的腿长，可以通过测量得到；θ1为摆动相前期的大腿角度，θ2为摆动相后期的大腿角度，θ3为支撑相前期的大腿角度，θ4为支撑时项后期的大腿角度，可以通过惯性传感器测量得到；SL为用户的步长。
在计算得到步长后，用户当前行走速度可通过计算公式如下计算得到：
其中，v为用户的当前行走速度；T为一个步态周期的时长，可以通过惯性传感器测量得到；SL为用户的步长。
在确定用户当前行走速度后，计算用户当前行走速度与预设速度之间的差值并与速度差值阈值进行比较。
若当前行走速度与预设速度的差值小于速度差值阈值，说明用户的行走速度变化不大，与正常行走速度接近，则可以直接将该样本轨迹确定为足端轨迹。
若当前行走速度与预设速度的差值大于或等于速度差值阈值，说明用户的行走速度变化较大，与正常行走速度相差较远，则可以根据当前行走速度与预设速度的比值(即第一系数)调整该样本轨迹来得到足端轨迹，以使该足端轨迹可以适应用户当前行走速度。
示例的，取速度差值阈值为0.2v正常，其中，v正常表示预设速度。若当前行走速度与预设速度之间的差值大于或等于0.2v正常，则通过如下公式确认第一系数：
kg＝v实时/v正常
其中，kg表示第一系数，v实时表示当前行走速度。
根据第一系数分别对该样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第一控制点，该n+1个第一控制点对应的贝塞尔曲线即为足端轨迹。
示例地，第一控制点的坐标的计算公式如下所示：
p′gi(x′gi，y′gi)＝pgi(kgxgi，ygi)，i∈[0，n]
其中，p′gi(x′gi，y′gi)表示第一控制点的坐标，kg表示第一系数，pgi(xgi，ygi)表示该样本轨迹的控制点的坐标。
这种方式下，对当前行走速度与预设速度进行比较，以据此实时调整足端轨迹的方式可以满足用户的行走意愿，提高用户的行走体验。
可选地，该样本轨迹为贝塞尔曲线，该样本轨迹具有n+1个控制点，n为大于或等于2的整数。在该行走模式为上楼梯模式、下楼梯模式、上斜坡模式、下斜坡模式、跨越凸起障碍物模式中的一个的情况下，假肢根据该环境地形信息和该样本轨迹确定足端轨迹的操作可以为：根据该环境地形信息与预设地形信息之间的差异，确定第二系数；根据第二系数分别对该样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第二控制点；生成n+1个第二控制点对应的贝塞尔曲线作为足端轨迹。
预设地形信息是规划该样本轨迹时参考的标准的环境地形信息。
用户在行走时，假肢会实时采集环境地形信息，并根据该环境地形信息选择行走模式，假肢会根据该环境地形信息与该样本轨迹对应的预设地形信息之间的差异，得到第二系数，并根据第二系数调整该样本轨迹以得到足端轨迹。具体来讲，行走模式为上楼梯模式、下楼梯模式、上斜坡模式、下斜坡模式、跨越凸起障碍物模式对应的样本轨迹是以预设地形信息为参考建立的，不适用于所有环境地形。比如，以上斜坡为例，上斜坡模式对应的样本轨迹是以标准的斜坡坡度(即预设斜坡坡度)为参考建立的，若用户当前行走的斜坡坡度大于样本轨迹的预设斜坡坡度，那么以样本轨迹作为足端轨迹行走的话，会导致用户行走体验不佳，因而需要根据环境地形信息和预设地形信息之间的差异对样本轨迹进行调整来得到足端轨迹，这样的话，可以使得用户在复杂的环境地形下行走的更加安全、稳定。
示例地，若环境地形信息为楼梯信息，则可以根据该环境地形信息中包含的楼梯宽度和楼梯高度与样本轨迹的预设楼梯宽度和预设楼梯高度，通过如下公式确定第二系数：
ksH＝ΔH/H
ksW＝ΔW/W
其中，ksH为楼梯高度的第二系数，ksW为楼梯宽度的第二系数，H为样本轨迹的预设楼梯高度，ΔH为该环境地形信息中包含的楼梯高度与预设楼梯高度之间的差值，W为样本轨迹的预设楼梯宽度，ΔW为该环境地形信息中包含的楼梯宽度与预设楼梯宽度之间的差值。
在确定第二系数后，根据第二系数分别调整上楼梯模式或下楼梯模式对应的样本轨迹的n+1个控制点，得到n+1个第二控制点。
示例地，第二控制点的坐标的计算公式如下：
p′si(x′si，y′si)＝psi(ksWxsi，ksHysi)，i＝[0，n]
其中，p′si(x′si，y′si)为第二控制点的坐标，ksH为楼梯高度的第二系数，ksW为楼梯宽度的第二系数，psi(xsi，ysi)为该样本轨迹的控制点的坐标。
若环境地形信息为凸起障碍物信息，则可以根据该环境地形信息中包含的凸起障碍物宽度和凸起障碍物高度与样本轨迹的预设凸起障碍物宽度和预设凸起障碍物高度，通过如下公式确定第二系数：
ksH＝ΔH/H
ksW＝ΔW/W
其中，ksH为凸起障碍物高度的第二系数，ksW为凸起障碍物宽度的第二系数，H为样本轨迹的预设凸起障碍物高度，ΔH为该环境地形信息中包含的凸起障碍物高度与预设凸起障碍物高度之间的差值，W为样本轨迹的预设凸起障碍物宽度，ΔW为该环境地形信息中包含的凸起障碍物宽度与预设凸起障碍物宽度之间的差值。
在确定第二系数后，还可以根据第二系数分别调整跨越凸起障碍物模式对应的样本轨迹的n+1个控制点，得到n+1个第二控制点。
示例地，第二控制点的坐标的计算公式如下：
p′si(x′si，y′si)＝psi(ksWxsi，ksHysi)，i＝[1，n]
其中，p′si(x′si，y′si)为第二控制点的坐标，ksH为凸起障碍物高度的第二系数，ksW为凸起障碍物宽度的第二系数，psi(xsi，ysi)为该样本轨迹的控制点的坐标。
若环境地形信息为斜坡信息，则可以根据该环境地形信息中包含的斜坡坡度与样本轨迹的预设斜坡坡度，通过如下公式确定第二系数：
其中，ke为斜坡坡度的第二系数，
为样本轨迹的预设斜坡坡度，/>
为该环境地形信息中包含的斜坡坡度与预设斜坡坡度之间的差值。
在确定第二系数后，还可以根据第二系数分别调整上斜坡模式或下斜坡模式对应的样本轨迹的n+1个控制点，得到n+1个第二控制点。
示例地，第二控制点的坐标的计算公式如下：
其中，p′ei(x′ei，y′ei)为第二控制点的坐标，ke为斜坡坡度的第二系数，pei(xei，yei)为该样本轨迹的控制点的坐标。
这种方式下，根据环境地形信息与预设地形信息之间的差异来调整样本轨迹，以得到足端轨迹，可以获得更加适应当前环境地形的足端轨迹。
步骤604：假肢根据该足端轨迹控制假肢的关节角度，以使假肢按照该足端轨迹行走。
该关节角度是指假肢在行走时膝关节和踝关节弯曲的角度。
用户的行走是髋关节、膝关节以及踝关节相互配合的过程，因而可以根据该足端轨迹，通过控制假肢的关节角度，来使得假肢按照该足端轨迹行走。
在一些实施例中，假肢根据该足端轨迹控制假肢的关节角度的操作可以包括如下步骤(1)至步骤(8)：
(1)假肢获取目标髋关节角度。
目标髋关节角度为健侧大腿在摆动相时的髋关节角度。将目标髋关节角度预估为接下来患侧大腿在摆动相时的髋关节角度。
(2)将目标髋关节角度除以h，得到目标角度，h为正整数。
一个步态周期的足端轨迹与髋关节在这个步态周期的摆动相摆动的角度是相互对应的，即在一个步态周期内，髋关节摆动至一定的角度后，足端相应的到达了与该髋关节角度对应的一个位置点。将目标髋关节角度平均分为h份，每一份角度度数相等，那么相应的足端轨迹也分为h段，h段轨迹对应的有h+1个位置点。示例的，h可以由技术人员事先设置。
(3)确定足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标，h+1个位置点将足端轨迹分为h段轨迹，h+1个位置点中的第1个位置点是足端轨迹的起始点，h+1个位置点中的第h+1个位置点是足端轨迹的终止点。
可选地，足端轨迹为贝塞尔曲线，确定足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标的操作可以为：将j-1除以h，得到m，j为大于或等于1且小于或等于h+1的整数；将m作为贝塞尔曲线的比例参数，根据m，通过足端轨迹的贝塞尔曲线函数，得到足端轨迹中第j个位置点的坐标。
将足端轨迹分为h段，相应的，足端轨迹会有h+1个位置点，每一个位置点对应一个比例参数点，也就是说，将比例参数也分为h份。这种情况下，第j个位置点对应的比例参数点即为
(即m)，因而将m作为比例参数代入到贝塞尔曲线函数中可以求得第j个位置点的坐标。
(4)令i为2。
由于第1个位置点是足端轨迹的初始点，所以在按照该足端轨迹行走时，初始要达到的位置点是第2个位置点，因此将i初始化为2。
(5)根据h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的目标角度，确定膝关节角度和踝关节角度。
第i个位置点为接下来要到达的位置点，而i-1倍的目标角度是在到达第i个位置点时预计出现的髋关节角度，因而根据h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的目标角度，可以确定出要到达第i个位置点的话所需要控制的膝关节角度和踝关节角度。
可选地，可以根据第i个位置点的坐标和i-1倍的目标角度，通过运动学反解出膝关节角度和踝关节角度。示例地，膝关节角度和踝关节角度的计算公式如下所示：
θ3＝arccos(cosθ1px+sinθ1py)-θ1
其中，θ1、θ2、θ3分别表示髋关节角度(即i-1倍的目标角度)、膝关节角度、踝关节角度；a1、a2分别为假肢的大腿长度、小腿长度，a3为假肢的足长，a1、a2、a3可以通过测量得到；px、py分别为第i个位置点pi(xi，yi)的横坐标和纵坐标。
(6)控制假肢的膝关节运动至该膝关节角度且控制假肢的踝关节运动至该踝关节角度，以使假肢按照h段轨迹中的第i-1段轨迹行走。
假肢按照h段轨迹中的第i-1段轨迹行走后，假肢足端会到达第i个位置点。
(7)判断i与h+1是否相等。
判断i与h+1是否相等，即是判断假肢足端是否已到达第h+1个位置点，也即，判断假肢是否已完成该h段轨迹中所有轨迹的行走。
(8)若i与h+1不相等，则令i＝i+1，重新执行上述步骤(5)至步骤(7)，直至i与h+1相等为止。
如果i与h+1不相等，那么说明假肢并没有行走完该h段轨迹中的所有轨迹，这时，令i＝i+1，并重新执行上述步骤(5)至步骤(7)，以使得假肢可以继续走完该h段轨迹中的下一段轨迹。如果i与h+1相等，那就说明假肢已行走完该h段轨迹中的所有轨迹，则可以结束操作。
在另一些实施例中，足端轨迹为在假肢的步态周期中的摆动相时的足端轨迹，这种情况下，根据足端轨迹控制假肢的关节角度的操作可以为：根据足端轨迹控制假肢在假肢的步态周期中的摆动相时的关节角度，以使假肢在摆动相时按照足端轨迹行走。
这种情况下，上述步骤(1)中获取目标髋关节角度是在健侧大腿的摆动相结束时获取的，也即在患侧大腿的摆动相开始时获取的。如此，通过上述步骤(1)至步骤(8)就可以控制假肢在摆动相时按照足端轨迹行走。
图8是本申请实施例提供的一种下肢假肢的结构图，参见图8，该下肢假肢包括：接收腔、膝关节执行器、电源按钮、处理模块、踝关节执行器。
接收腔用于放置患侧大腿。
处理模块用于规划足端轨迹和控制假肢行走。
膝关节执行器用于接收处理模块发送的控制指令，并根据该控制指令控制假肢的膝关节运动至对应的膝关节角度。
踝关节执行器用于接收处理模块发送的控制指令，并根据该控制指令控制假肢的踝关节运动至对应的踝关节角度。
具体来讲，处理模块在规划出足端轨迹后，根据运动学反解得到膝关节角度和踝关节角度后，向膝关节执行器发送携带有该膝关节角度的第一控制指令，以及向踝关节执行器发送携带有该踝关节角度的第二控制指令。膝关节执行器接收到第一控制指令后，控制膝关节运动至该膝关节角度。踝关节执行器接收到第二控制指令后，控制踝关节运动至该踝关节角度。
下面以用户在楼梯的行走过程为例进行举例说明，取轮廓参数d1＝75mm、d2＝500mm、d3＝75mm、d4＝30mm，控制点的个数为12。
用户在上楼梯时，深度传感器采集到楼梯数据，该楼梯数据可以为图9中的(a)图所示的三维点云数据，将三维点云数据发送给处理模块。处理模块将三维点云数据转换为图9中的(b)图所示的二进制图像，根据该二进制图像得到楼梯高度14.6cm，楼梯宽度为27.9cm。
在确定楼梯高度和楼梯宽度后，处理模块确定行走模式为上楼梯模式，然后根据上楼梯模式对应的样本轨迹的预设楼梯高度和预设楼梯宽度与实时环境地形信息的楼梯宽度和楼梯高度之间的差异确定第二系数，根据第二系数对样本轨迹的控制点的坐标进行调整，参见图10，调整后的12个控制点的坐标分别为(-250mm，0)、(-300mm，0)、(-325mm，30mm)、(-325mm，30mm)、(-325mm，30mm)，(0，30mm)、(0，30mm)、(0，30mm)、(325mm，36mm)、(325mm，36mm)(300mm，0)、(250mm，0)，根据该12个控制点绘制贝塞尔曲线，该贝塞尔曲线为足端轨迹。之后，处理模块根据该足端轨迹和髋关节角度进行运动学反解得到膝关节角度和踝关节角度，并控制膝关节、踝关节分别运动至该膝关节角度和该踝关节角度，以使得假肢可以按照该足端轨迹完成上楼梯过程。
在本申请实施例中，假肢采集环境地形信息，根据该环境地形信息确定行走模式，根据该行走模式规划足端轨迹。之后，根据该足端轨迹控制假肢的关节角度，使假肢按照规划的足端轨迹进行行走。这种情况下，由于是结合环境地形信息来控制假肢行走时的足端轨迹，所以使得假肢能够适应人在复杂环境中的运动，从而使人可以在不同的环境中稳定、灵活的行走。
图11为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。如图11所示，计算机设备11包括：处理器110、存储器111以及存储在存储器111中并可在处理器110上运行的计算机程序112，处理器110执行计算机程序112时实现上述实施例中的控制假肢的方法中的步骤。
计算机设备11可以是一个通用计算机设备或一个专用计算机设备。在具体实现中，计算机设备11可以是假肢，本申请实施例不限定计算机设备11的类型。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是计算机设备11的举例，并不构成对计算机设备11的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，比如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
处理器110可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，处理器110还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者也可以是任何常规的处理器。
存储器111在一些实施例中可以是计算机设备11的内部存储单元，比如计算机设备11的硬盘或内存。存储器111在另一些实施例中也可以是计算机设备11的外部存储设备，比如计算机设备11上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器111还可以既包括计算机设备11的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器111用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等。存储器111还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在该存储器中并可在该至少一个处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例中的步骤。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述方法实施例中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。该计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)、磁带、软盘和光数据存储设备等。本申请提到的计算机可读存储介质可以为非易失性存储介质，换句话说，可以是非瞬时性存储介质。
应当理解的是，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。该计算机指令可以存储在上述计算机可读存储介质中。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/计算机设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/计算机设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制假肢的方法，其特征在于，所述方法包括：
采集环境地形信息；
根据所述环境地形信息确定行走模式；
根据所述行走模式规划足端轨迹；
根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，以使所述假肢按照所述足端轨迹行走。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述行走模式规划足端轨迹，包括：
根据所述行走模式，从行走模式与样本轨迹之间的对应关系中，获取对应的样本轨迹；
若所述行走模式为走平地模式，则根据所述样本轨迹确定所述足端轨迹；
若所述行走模式为上楼梯模式、下楼梯模式、上斜坡模式、下斜坡模式、跨越凸起障碍物模式中的一个，则根据所述环境地形信息和所述样本轨迹确定所述足端轨迹。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述假肢具有步态周期，所述根据所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
在所述假肢当前的步态周期为所述假肢的第一个步态周期的情况下，或者在所述假肢当前的步态周期不为所述假肢的第一个步态周期且所述假肢的上一个步态周期的行走模式不为所述走平地模式的情况下，将所述样本轨迹确定为所述足端轨迹；
或者，在所述假肢当前的步态周期不为所述假肢的第一个步态周期且所述假肢的上一个步态周期的行走模式为所述走平地模式的情况下，根据当前行走速度和所述样本轨迹确定所述足端轨迹。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述样本轨迹为贝塞尔曲线，所述样本轨迹具有n+1个控制点，所述n为大于或等于2的整数；
所述根据当前行走速度和所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
若所述当前行走速度与预设速度之间的差值大于或等于速度差值阈值，则将所述当前行走速度除以所述预设速度，得到第一系数；
根据所述第一系数分别对所述样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第一控制点；
生成所述n+1个第一控制点对应的贝塞尔曲线作为所述足端轨迹。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述样本轨迹为贝塞尔曲线，所述样本轨迹具有n+1个控制点，所述n为大于或等于2的整数；
所述根据所述环境地形信息和所述样本轨迹确定所述足端轨迹，包括：
根据所述环境地形信息与预设地形信息之间的差异，确定第二系数；
根据所述第二系数分别对所述样本轨迹的n+1个控制点进行调整，得到n+1个第二控制点；
生成所述n+1个第二控制点对应的贝塞尔曲线作为所述足端轨迹。
6.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述足端轨迹为在所述假肢的步态周期中的摆动相时的足端轨迹；
所述采集环境地形信息之前，还包括：
在所述假肢的步态周期中的支撑相结束时，执行所述采集环境地形信息的步骤；
所述根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，包括：
根据所述足端轨迹控制所述假肢在所述假肢的步态周期中的摆动相时的关节角度，以使所述假肢在所述摆动相时按照所述足端轨迹行走。
7.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述足端轨迹控制假肢的关节角度，包括：
获取目标髋关节角度；
将所述目标髋关节角度除以h，得到目标角度，所述h为正整数；
确定所述足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标，所述h+1个位置点将所述足端轨迹分为h段轨迹，所述h+1个位置点中的第1个位置点是所述足端轨迹的起始点，所述h+1个位置点中的第h+1个位置点是所述足端轨迹的终止点；
令i为2，根据所述h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的所述目标角度，确定膝关节角度和踝关节角度；
控制所述假肢的膝关节运动至所述膝关节角度且控制所述假肢的踝关节运动至所述踝关节角度，以使所述假肢按照所述h段轨迹中的第i-1段轨迹行走；
判断i与h+1是否相等；
若i与h+1不相等，则令i＝i+1，重新执行所述根据所述h+1个位置点中的第i个位置点的坐标和i-1倍的所述目标角度，确定膝关节角度和踝关节角度的步骤及后续步骤，直至i与h+1相等为止。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述足端轨迹为贝塞尔曲线，所述确定所述足端轨迹中h+1个位置点中每个位置点的坐标，包括：
将j-1除以h，得到t，所述j为大于或等于1且小于或等于h+1的整数；
将所述m作为贝塞尔曲线的比例参数，根据所述m，通过所述足端轨迹的贝塞尔曲线函数，得到所述足端轨迹中第j个位置点的坐标。
9.一种假肢，其特征在于，所述假肢包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310254979.4A CN116421372A (zh) | 2023-03-09 | 2023-03-09 | 控制假肢的方法、假肢和计算机可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116869713A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-13 | 南方科技大学 | 基于视觉辅助的假肢控制方法、装置、假肢及存储介质 |
| CN117218152A (zh) * | 2023-08-16 | 2023-12-12 | 南方科技大学 | 一种假肢运动预测方法、装置及终端设备 |
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2023
- 2023-03-09 CN CN202310254979.4A patent/CN116421372A/zh active Pending
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