CN116916866A - 用于调整可穿戴装置的控制参数值的方法及装置 - Google Patents
用于调整可穿戴装置的控制参数值的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
提供了一种用于调整与扭矩输出相关联的控制参数值以向用户提供力的方法和设备,当用户在穿戴可穿戴装置的同时执行测试行走时,该方法和装置基于通过测试行走的扭矩输出和用户的关节的状态信息来评估用于输出扭矩的控制参数值的适合性,并调整控制参数值,使得用户感觉行走方便,以便调整控制参数值。
Description
技术领域
本公开涉及一种可穿戴装置,并且更具体地,涉及一种用于输出扭矩以向用户提供力并且调整可穿戴装置的控制参数值的方法和设备。
背景技术
随着老龄化社会的到来,越来越多的人由于衰老引起的肌肉力量减弱或关节问题而在行走中经历不便和疼痛,人们对使肌肉力量减弱的老年人或肌肉关节不适的患者能够轻松行走的行走辅助装置的兴趣日益增长。
发明内容
示例实施例可至少解决上述问题和/或缺点以及上面未描述的其他缺点。此外,示例实施例不需要克服上述缺点,并且示例实施例可不克服上述任何问题。
根据本公开的示例实施例,提供了一种由可穿戴装置执行的调整控制参数值的方法,该方法包括:向驱动器电路输出第一扭矩值,所述驱动器电路被配置为控制所述可穿戴装置在用户穿戴所述可穿戴装置时向所述用户的身体的一部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值来被确定,并且控制参数包括幅度信息、输出时机信息和灵敏度信息中的至少一个;获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;向所述驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;以及基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值;其中,确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,包括:基于在第二角速度被获得之后所述终止条件不被满足,重新确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,其中,所述终止条件包括以下中的至少一个:调整控制参数的值的次数是否对应于调整的阈值次数、所述用户的跨步次数是否对应于跨步的阈值次数、以及用于调整控制参数的值的经过时间是否对应于阈值时间。
根据本公开的示例实施例,提供了一种存储程序的非暂时性计算机可读存储介质,所述程序使处理器执行由可穿戴装置执行的调整控制参数值的方法,所述方法包括:向驱动器电路输出第一扭矩值,所述驱动器电路被配置为控制所述可穿戴装置在用户穿戴所述可穿戴装置时向所述用户的身体的一部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值来被确定,并且控制参数包括幅度信息、输出时机信息和灵敏度信息中的至少一个;获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;向所述驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;以及基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值;其中,确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,包括:基于在第二角速度被获得之后所述终止条件不被满足,重新确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,其中,所述终止条件包括以下中的至少一个:调整控制参数的值的次数是否对应于调整的阈值次数、所述用户的跨步次数是否对应于跨步的阈值次数、以及用于调整控制参数的值的经过时间是否对应于阈值时间。
根据本公开的示例实施例,提供了一种可穿戴装置,包括:处理器,被配置为控制所述可穿戴装置;至少一个传感器,被配置为测量用户的身体中的关节角度;电机驱动器电路,被配置为由所述处理器控制;电机,电连接到电机驱动器电路;以及支撑框架,被配置为将由所述电机输出的扭矩发送到所述用户的身体的一部分;其中,所述处理器被配置为:向电机驱动器电路输出第一扭矩值,以控制所述电机在所述用户穿戴所述可穿戴装置时通过支撑框架向所述用户的身体的部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值来确定,并且控制参数包括幅度信息、输出时机信息和灵敏度信息中的至少一个;获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;向电机驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值;以及基于在第二角速度被获得之后终止条件不被满足,重新确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,其中,所述终止条件包括以下中的至少一个:调整控制参数的值的次数是否对应于调整的阈值次数、所述用户的跨步次数是否对应于跨步的阈值次数、以及用于调整控制参数的值的经过时间是否对应于阈值时间。
根据本公开的示例实施例,提供了一种可穿戴装置,包括:存储器,存储一个或多个指令;以及处理器,被配置为执行所述一个或多个指令以进行以下操作:向驱动器电路输出第一扭矩值,所述驱动器电路被配置为控制所述可穿戴装置以在用户穿戴所述可穿戴装置时向所述用户的身体的至少一部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值被确定;获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;向所述驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;以及基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值。
附图说明
通过结合附图描述某些示例实施例,上述和/或其他方面将更加明显,其中:
图1a、图1b、图1c和图1d是示出根据示例实施例的可穿戴装置的示例的图;
图2是示出根据示例实施例的与电子装置通信的可穿戴装置的示例的图;
图3和图4是示出根据示例实施例的可穿戴装置的示例的图;
图5a是示出慢和短步态模式的示例的图,并且图5b是示出根据示例实施例的快速和动态步态模式的示例的图;
图6是示出根据示例实施例的优化可穿戴装置的参数值的方法的示例的图;
图7a是示出根据示例实施例的调整可穿戴装置的参数值的方法的示例的流程图;
图7b是示出根据示例实施例的调整可穿戴装置的参数的第二值的方法的示例的流程图;
图8是示出根据示例实施例的基于参数值输出扭矩的方法的示例的流程图;
图9是示出根据示例实施例的第一代的参数值集合的示例的图;
图10是示出根据示例实施例的基于输入扭矩和输出功率计算步态灵活性值的方法的示例的流程图;
图11是示出根据示例实施例的基于前一代的子参数值确定下一代的子参数值的方法的示例的图;
图12a和图12b是示出根据示例实施例的根据子参数值而变化的延迟值和增益值的图;以及
图13是示出根据示例实施例的确定是否满足预设终止条件以结束参数值的调整的方法的示例的流程图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述示例实施例,并且附图中相同的参考标记始终指代相同的元件。示例的以下结构或功能描述仅旨在用于描述示例的目的,并且示例可以以各种形式被实现。这些示例并不意味着受到限制,而是旨在将各种修改、等同物和替代物也涵盖在权利要求的范围内。
图1a、图1b、图1c和图1d是示出根据示例实施例的可穿戴装置的示例的图。
参照图1a、图1b、图1c和图1d,可穿戴装置100被配备为辅助用户的步态。例如,可穿戴装置100可以是被配置为辅助用户行走的装置。此外,可穿戴装置100可以是被配置为辅助用户行走的装置,并且可以是被配置为通过向用户提供阻力来提供锻炼功能的锻炼装置。提供给用户的阻力可以是例如主动施加到用户的力(诸如由装置(例如,电机)产生的力)。根据另一示例实施例,力可以是阻碍用户移动的力(诸如摩擦力),而不是被主动施加到用户的力。阻力也可被称为锻炼负荷。
图1a和图1b示出了髋部型可穿戴装置100,但是可穿戴装置的类型可不限于髋部型,并且可以是完全或部分地支撑下肢的类型。也就是说,可穿戴装置可以是支撑下肢的一部分(例如,向下到膝盖的一部分和向下到脚踝的一部分)或支撑整个身体的任何一种类型。
参照图1a、图1b、图1c和图1d描述的示例实施例可适用于髋部类型,但不限于此,并且可适用于不同类型的可穿戴装置。
根据示例实施例,可穿戴装置100可包括驱动器110、传感器120、惯性测量单元(IMU)130、控制器140、电池150和通信模块152。例如,IMU 130和控制器140可被设置在可穿戴装置100的主框架中。又例如,IMU 130和控制器140可被包括在壳体中,该壳体被形成在可穿戴装置100的主框架的外部或被附接到可穿戴装置100的主框架的外部。
参照图1c,驱动器110可包括电机114和用于驱动电机114的电机驱动器电路112。传感器120可包括至少一个传感器121。控制器140可包括处理器142、存储器144和输入接口146。尽管根据示例实施例,可穿戴装置100在图1c中被示出为包括一个传感器(例如,传感器121)、一个电机驱动器电路(例如,电机驱动器电路112)和一个电机(例如,电机114),但是示例不限于此。根据另一示例实施例,如图1d所示,可穿戴装置100-1可包括多个传感器121和121-1、多个电机驱动器电路112和112-1以及多个电机114和114-1。此外,根据另一示例实施例,可穿戴装置100可包括多个处理器。电机驱动器电路、电机或处理器的数量可根据穿戴可穿戴装置100的身体部分以及可穿戴装置的功能性而变化。
传感器121、电机驱动器电路112和电机114的以下描述也可适用于图1d所示的传感器121-1、电机驱动器电路112-1和电机114-1。
驱动器110可驱动用户的髋关节。例如,驱动器110可被设置在用户的右髋部或左髋部上。根据示例实施例,多于一个驱动器110可被设置在可穿戴装置中。例如,第一驱动器可被设置在用户的右髋部上,并且第二驱动器可被设置在用户的左髋部上。此外,驱动器110可被另外设置在用户的膝盖和脚踝上。驱动器110可包括用于输出旋转扭矩的电机114和用于驱动电机114的电机驱动器电路112。
传感器120可测量用户在行走时的髋关节角度。由传感器120感测的关于髋关节角度的信息可包括右髋关节的角度、左髋关节的角度、两个髋关节的角度之间的差异以及髋关节运动方向。例如,传感器121可被设置在驱动器110中。基于传感器121的位置,传感器120可另外测量用户的膝盖角度和脚踝角度。传感器121可以是编码器。由传感器120测量的关于关节角度的信息可被发送到控制器140。
根据示例实施例,传感器120可包括电位计。电位计可基于用户的行走运动来感测R轴关节角度、L轴关节角度、R轴关节角速度和L轴关节角速度。R轴和L轴可以是右腿和左腿的参考轴。例如,R轴和L轴可被设置为垂直于地面并且被设置为使得人的身体的前侧具有负值并且身体的后侧具有正值。
IMU 130可测量行走时的加速度信息和姿势信息。例如,IMU 130可基于用户的行走运动感测X轴、Y轴和Z轴上的加速度以及X轴、Y轴和Z轴上的角速度。由IMU 130测量的加速度信息和姿势信息可被发送到控制器140。
可穿戴装置100可基于由IMU 130测量的加速度信息来检测用户的脚着地的点。
根据示例实施例,压力传感器可被设置在用户的脚底上,并且压力传感器可检测脚着地的时间点。
除了上述传感器120和IMU 130之外,可穿戴装置100还可包括被配置为感测用户的运动量的变化或基于用户的行走运动的生物信号的变化的其他传感器。例如,传感器可包括肌电图(EMG)传感器。
控制器140可控制可穿戴装置100的整体操作。例如,控制器140可接收由传感器120和IMU 130中的每个感测的信息。由IMU 130感测的信息可包括加速度信息和姿势信息。由传感器120感测的信息可包括右髋关节的角度、左髋关节的角度、两个髋关节的角度之间的差异以及髋关节运动方向。例如,控制器140可基于右髋关节的角度和左髋关节的角度来计算两个髋关节的角度之间的差异。控制器140可基于感测的信息产生用于控制驱动器110的信号。例如,产生的信号可以是用于辅助用户行走的辅助力。又例如,产生的信号可以是用于阻碍用户行走的阻力。可为用户的锻炼提供阻力。
根据示例实施例,控制器140的处理器142可控制驱动器110以向用户提供阻力。根据示例实施例,存储器144可存储一个或多个指令或程序代码,并且处理器142可执行一个或多个指令或程序代码以执行可穿戴装置的操作。例如,处理器142可执行一个或多个指令或程序代码以控制驱动器110向用户提供阻力。
例如,驱动器110可通过电机114向用户施加主动力来向用户提供阻力。可选地,驱动器110可通过使用电机114的反向驱动性向用户提供阻力,而不向用户施加主动力。电机的反向驱动性可指电机的旋转轴对外部力的响应性。当反向驱动性增加时,电机可更容易地响应于作用在旋转轴上的外力,也就是说,电机的旋转轴可更容易地旋转。例如,尽管相同的外力被施加到电机的旋转轴,但是电机的旋转轴的旋转可根据反向驱动性而变化。
根据另一示例实施例,驱动器110可通过在阻碍用户移动的方向上输出扭矩来向用户提供阻力。
例如,控制器140的处理器142可控制驱动器110,使得驱动器110输出用于辅助用户行走的扭矩(或辅助扭矩)。例如,在臀部型可穿戴装置100中,驱动器110可被设置在左臀部和右臀部中的每个上,并且控制器140可输出用于控制驱动器110输出扭矩的控制信号。
驱动器110可基于由控制器140输出的控制信号来输出扭矩。用于产生扭矩的扭矩值可在外部被设置或者由控制器140设置。例如,为了表示扭矩值的幅度,控制器140可使用电流的幅度用于发送到驱动器110的信号。也就是说,当由驱动器110接收的电流的幅度增加时,扭矩值也可增加。又例如,控制器140的处理器142可将控制信号发送到驱动器110的电机驱动器电路112,并且电机驱动器电路112可通过产生与控制信号对应的电流来控制电机114。
电池150可向可穿戴装置100的组件供电。可穿戴装置100还可包括电路(例如,电源管理集成电路(PMIC)),该电路被配置为转换电池150的电力以匹配可穿戴装置100的组件的操作电压并且将其提供给可穿戴装置100的组件。另外,电池150可基于可穿戴装置100的操作模式向电机114供电或不供电。
根据示例实施例,可穿戴装置110可包括被配置为附接到用户的大腿的至少一部分或与用户的大腿的至少一部分组合的大腿支撑框架。大腿支撑框架可通过驱动器110被连接到主框架。大腿支撑框架可将由电机114输出的扭矩发送到用户的下肢的至少一部分(例如,大腿的一部分)。例如,当驱动器110的电机114输出扭矩时,大腿支撑框架可围绕电机114旋转。大腿支撑框架围绕电机114的旋转可辅助或阻碍抬起或放低连接到大腿支撑框架的大腿的运动。
通信模块152可支持可穿戴装置100与外部电子装置之间的直接(或有线)通信信道或无线通信信道的建立,并且支持通过建立的通信信道的通信。通信模块152可包括被配置为支持直接(或有线)通信或无线通信的一个或多个通信处理器。通信模块152可包括无线通信模块(例如,蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块(例如,局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的对应通信模块可经由第一网络(例如,短距离通信网络,诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络(例如,传统蜂窝网络、5G网络、下一代通信网络、互联网或计算机网络)与外部电子装置通信。这些不同类型的通信模块可被集成到单个组件(例如,单个芯片)中或者被实现为多个单独的组件(例如,多个芯片)。
图2是示出根据示例实施例的与电子装置通信的可穿戴装置的示例的图。
参照图2,可穿戴装置100可与电子装置200通信。电子装置200可包括例如智能电话、平板电脑、智能手表、眼镜等,但不限于前述示例。例如,电子装置200可以是可穿戴装置100的用户的电子装置。又例如,电子装置200可以是指导用户穿戴可穿戴装置100的教练的电子装置。
根据实施方式,可穿戴装置100和电子装置200可通过短距离无线通信或蜂窝移动通信经由服务器进行通信。
电子装置200可在显示器200-1上显示用于控制可穿戴装置100的操作的用户界面(UI)。UI可包括例如用户可通过其控制可穿戴装置100的至少一个软键。
用户可通过电子装置200的显示器200-1上的UI输入用于控制可穿戴装置100的操作的命令,并且电子装置200可产生与该命令对应的控制命令并将产生的控制命令发送到可穿戴装置100。可穿戴装置100可根据接收的控制命令进行操作,并将控制结果发送到电子装置200。电子装置200可在电子装置200的显示器200-1上显示控制完成消息。
图3和图4是示出根据示例实施例的可穿戴装置的示例的图。
参照图3和图4,图1a、图1b、图1c和图1d的可穿戴装置100的驱动器110-1和驱动器110-2可被设置在用户的髋关节周围,并且可穿戴装置100的控制器140可被设置在用户的腰部周围。驱动器110-1和驱动器110-2以及控制器140的位置不限于图3和图4中所示的示例位置,并且因此,根据另一示例实施例,驱动器110-1和驱动器110-2以及控制器140可被设置在不同的位置处。
可穿戴装置100可测量(或感测)用户的左髋关节角度q_l和右髋关节角度q_r。例如,可穿戴装置100可通过左编码器测量用户的左髋关节角度q_l,并且通过右编码器测量用户的右髋关节角度q_r。如图4所示,因为用户的左腿在参考线420之前,所以左髋关节角度q_l可以是负数,并且因为用户的右腿在参考线420之后,所以右髋关节角度q_r可以是正数。然而,本公开不限于此,并且因此,根据另一示例实施例,当右腿在参考线420之前时,右髋关节角度q_r可以是负数,并且当左腿在参考线420之后时,左髋关节角度q_l可以是正数。类似地,用于腿部摆动速度的负数(即,负rad/s)可被提供以指示用户的腿部在参考线420之前,并且用于腿部摆动速度的正数(即,正rad/s)可被提供以指示用户的腿部在参考线420之后。
根据示例实施例,可穿戴装置100可基于左髋关节角度q_l、右髋关节角度q_r、增益κ和延迟Δt来确定扭矩值τ(t),并且控制可穿戴装置100的电机驱动器电路112输出确定的扭矩值τ(t)。由扭矩值τ(t)提供给用户的力可被称为力反馈。例如,可穿戴装置100可基于等式1确定扭矩值τ(t)。
[等式1]
y=sin(q_r)-sin(q_l)
τ(t)=κy(t-Δt)
在等式1中,y表示状态因子,并且q_r表示右髋关节角度,并且q_l表示左髋关节角度。根据等式1,状态因子y可指示两条腿之间的距离。例如,y为0可指示腿之间的距离为0的状态(例如,交叉状态),并且y的绝对值为最大值可指示腿之间的角度为最大值的状态(例如,着地状态)。当q_r和q_l在时间t被测量时,状态因子y可被表示为y(t)。
增益κ是表示输出扭矩的幅度和方向的参数。随着增益κ的幅度增加,更大的扭矩可被输出。当增益κ为负时,用作阻力的扭矩可被输出到用户。当增益κ为正时,用作辅助力的扭矩可被输出到用户。延迟Δt是与扭矩输出时机相关联的参数。根据示例实施例,增益κ值和延迟Δt值可以是预设的并且由用户或可穿戴装置100可调整。
图5a是示出慢和短步态模式的示例的图,并且图5b是示出根据示例实施例的快速和动态步态模式的示例的图。
根据示例实施例,肌肉力量减弱或经历疾病的用户可能以慢而短的步伐行走。图5a示出具有慢和短步伐的用户的髋关节角度。曲线图511表示用户的髋关节角度随时间的轨迹,并且曲线图512表示关于每个髋关节角度的腿部摆动速度。如曲线图511和曲线图512所示,用户向前的步伐的最大角度小于-40度(°),并且腿部摆动速度不大于-5弧度/秒(rad/s)。在行走时具有小的最大髋关节角度和低的腿部摆动速度的步态模式可被评估为具有低步态灵活性。
根据示例实施例,健康用户可具有动态步态。图5b示出具有快速且宽步伐的动态步态的健康用户的髋关节角度。曲线图521表示健康用户的髋关节角度随时间的轨迹,并且曲线图522表示关于每个髋关节角度的腿部摆动速度。如曲线图521和522所示,健康用户向前的步伐的最大角度接近-60°,并且腿部摆动速度大于-5rad/s。在行走时具有大的最大髋关节角度和高的腿部摆动速度的步态模式可被评估为具有高步态灵活性。在曲线图512和522中,用于腿部摆动速度的负数(即,负rad/s)可被提供以指示用户的腿部在参考线420之前,并且用于腿部摆动速度的正数(即,正rad/s)可被提供以指示用户的腿部在参考线420之后。
可能需要跑步机和用于测量代谢能量的装置来测量用户的灵活性。然而,通过将在行走时由用户产生的步态功率值与提供给用户的扭矩之比定义为用于步态的新测量指标,用户的步态灵活性可更容易地评估。如上定义的步态灵活性可在个性化被配置为输出扭矩以辅助用户行走的可穿戴装置100的处理中被使用。
每个用户具有不同的步态模式,该步态模式具有最大髋关节角度和腿部摆动速度,因此,扭矩输出的幅度和时机可能需要根据用户的步态模式来被期望地控制,使得可穿戴装置100可期望地辅助用户行走。扭矩的幅度和时机可通过调整增益参数值和延迟参数值来被控制。当增益参数值和延迟参数值被期望地调整时,用户可在行走时感觉舒适,并且用户的步态模式可变得更加动态。
当可穿戴装置100未针对用户被个性化时,可穿戴装置100可能无法向用户提供期望的扭矩幅度和时机。为了个性化可穿戴装置100,用户可在穿戴可穿戴装置100时执行测试行走,并且可穿戴装置100可通过测试行走确定对于用户的步态所期望的参数值。
可穿戴装置100可使用步态灵活性值作为评估指标来确定用户的步态模式或步态风格。例如,步态灵活性值可基于在行走时髋关节角度、髋关节角速度和由可穿戴装置100输出的扭矩的幅度来确定。
根据示例实施例,由可穿戴装置100输出的扭矩的幅度和时机可在穿戴可穿戴装置100时通过测试行走在个性化处理中不断地被调整。当输出扭矩的幅度和时机对于用户来说是不舒适的时,用于对应步态的步态灵活性值可被减小。当输出扭矩的幅度和时机对于用户来说是舒适的时,用于对应步态的步态灵活性值可被最大化。当尽管重复步态但步态灵活性值不再增加时,输出扭矩和时机可被评估为被优化。
根据示例实施例,将参照图6至图13进一步描述基于步态灵活性值调整用于控制可穿戴装置100的参数值。
图6是示出根据示例实施例的优化可穿戴装置的参数值的方法的示例的图。根据示例实施例,优化可由优化器605执行。根据示例实施例,优化器可由处理器(诸如处理器142)实现。
根据示例实施例,可穿戴装置100可在用户的测试行走期间确定与从系统601输出的扭矩相关的灵敏度602、延迟603和增益604中的至少一个的参数值。参数值可在测试行走期间不断地被调整。用于与输出扭矩相关联的灵敏度、增益和延迟中的至少一个的参数可被称为控制参数。根据示例实施例,系统601可包括传感器、电机驱动器电路和电机。然而,本公开不限于此,并且因此,组件可被添加或从系统601被移除。
根据示例实施例,可穿戴装置100可通过对由传感器120测量的第一关节(例如,右髋关节)的第一原始角度(例如,q_r_raw)和第二关节(例如,左髋关节)的第二原始角度(例如,q_l_raw)进行滤波来获得第一角度和第二角度。例如,可穿戴装置100可基于在先前时间测量的第一先前角度和第二先前角度来过滤第一原始角度和第二原始角度。
可穿戴装置100可基于第一角度和第二角度来确定第一状态因子。状态因子可被滤波以减少由用户感觉到的不便感。例如,可穿戴装置100可基于第一角度和第二角度来确定当前时间t处的初始状态因子yraw(t),并且基于在先前时间t-1处确定的先前状态因子yprv和初始状态因子yraw(t)来确定第一状态因子y(t)。当前时间t可以是用于第t个数据(或样本)的处理时间,并且先前时间t-1可以是用于第t-1个数据的处理时间。例如,当前时间t与先前时间t-1之间的差可以是由处理器产生或处理数据的操作的时间间隔。
根据示例实施例,α可以是表示灵敏度602的参数值。例如,灵敏度值可在测试行走期间不断地被调整,但是灵敏度值可被预设为预定值以减少计算复杂度。根据示例实施例,α可以是表示灵敏度的平滑因子。
根据示例实施例,可穿戴装置100可通过应用第一增益值604和第一延迟值603作为针对第一状态因子y(t)确定的参数值来确定第一扭矩值,如等式2表示。
[等式2]
τl(t)=κy(t-Δt)
τr(t)=-κcy(t-Δt)
计算的第一扭矩值可能需要被施加到两个腿,并且因此可包括用于第一关节的值和用于第二关节的值。例如,τl(t)可以是用于作为第二关节的左髋关节的值,而τr(t)可以是用于作为第一关节的右髋关节的值。根据示例实施例,τl(t)和τr(t)可以是具有相同幅度但相反扭矩方向的值。可穿戴装置100可控制可穿戴装置100的电机驱动器电路112输出与第一扭矩值对应的扭矩。
图7a是示出根据示例实施例的调整可穿戴装置的参数值的方法的示例的流程图。
根据示例实施例,以下操作701至操作705可由可穿戴装置100的控制器140执行。例如,操作701至操作705可由控制器140的处理器142执行。用户可穿戴可穿戴装置100并执行测试行走。在测试行走被执行时,操作701至操作705可被执行以为用户个性化可穿戴装置100。也就是说,当可穿戴装置100的个性化完成时,可为用户确定用于可穿戴装置100的控制参数的优化值。
在操作701中,处理器142可输出第一扭矩以辅助用户在穿戴可穿戴装置100时行走。例如,第一扭矩的幅度、输出时机和灵敏度中的至少一个可基于用于输出扭矩的参数的第一值来被确定。用于输出扭矩的参数可以是控制参数。
根据示例实施例,用户可执行第一小时的测试行走,并且对于第一小时,包括第一扭矩的多个扭矩可被输出以用于测试行走。扭矩中的每个的灵敏度、幅度和输出时机可基于用于输出相应扭矩的参数(例如,增益、延迟或灵敏度)的值来被确定。例如,用于第一小时的扭矩的参数值可以是第一组(或第一代)中的值。
根据示例实施例,处理器142可将第一扭矩输出到穿戴可穿戴装置100的用户的下肢的至少一部分上。例如,处理器142可通过控制设置在用户的髋关节、膝关节和/或踝关节周围的电机来向用户的关节输出使用户能够弯曲或伸展关节的第一扭矩。在关节被自然伸展的行走机制中,伸展关节的扭矩可以是辅助扭矩,并且阻碍关节伸展的扭矩可以是阻力扭矩。
将结合下文将参照图7b被描述的操作710来详细描述输出第一扭矩。
在操作702中,处理器142可基于与第一扭矩的输出相关联地被获得的用户的关节的第一角速度来确定控制参数的第二值,以增加与扭矩的输出相关联的关节的角速度。例如,处理器142可获得与第一扭矩的输出相关联的用户的关节的第一角速度,并且基于获得的第一角速度确定控制参数的第二值以增加与扭矩输出相关联的第一关节的角速度。
根据示例实施例,处理器142可基于用户的关节的第一角速度计算与第一扭矩相关联的表示用户的步态灵活性的第一步态灵活性值。步态灵活性值可以是被定义为数字地表示用户的步态灵活性的参数。用户的步态灵活性可基于步态灵活性值来被测量。例如,第一步态灵活性值可以是关节角速度。又例如,第一步态灵活性值可以是用于关节角速度被用作输入因子的计算步态灵活性值的等式或函数(例如,目标函数)的结果。在步态灵活性值通过等式或函数被计算的该示例中,当关节角速度增加时,基于此的步态灵活性值也可能倾向于增加。将参照图7b进一步描述计算输入因子是关节角速度的步态灵活性值。
根据示例实施例,当扭矩被输出以帮助用户轻松行走时,用户的步态可改变为动态的,并且步态的动态性可由关节(例如,髋关节)的角速度的增加表示。处理器142可获得在第一扭矩通过设置在关节上的传感器(例如,编码器)被输出的时间点处关节的角度或角速度作为第一状态信息。将结合将在下文中参照图7b被描述的操作720来详细描述获得关节的第一状态信息。
根据示例实施例,处理器142可确定用于输出扭矩的参数的第二值,使得用户的关节角速度可与输出扭矩相关联地增加。例如,处理器142可基于参数的第一值来确定第二值。根据另一示例实施例,作为第二值,第二组中的参数值可基于第一组中的参数值来被确定。
根据示例实施例,当关节角速度表示步态灵活性值时,参数的第二值可被确定,使得作为步态灵活性值的关节角速度可增加。
根据示例实施例,当步态灵活性值通过输入因子是关节角速度的等式或函数来被计算时,参数的第二值可被确定,使得步态灵活性值可增加。
在操作703中,处理器142可输出第二扭矩以在穿戴可穿戴装置100时辅助行走。例如,第二扭矩的灵敏度、幅度和输出时机中的至少一个可基于参数的第二值来被确定。
根据示例实施例,处理器142可将第二扭矩输出到穿戴可穿戴装置100的用户的下肢的至少一部分。例如,在其上输出第二扭矩的用户的下肢的至少一部分可与第一扭矩被输出到的部分相同。例如,处理器142可通过控制设置在用户的髋关节上的电机114来输出第二扭矩。
根据示例实施例,用户可在操作701的第一小时之后的第二小时执行测试行走,并且包括第二小时的第二扭矩的多个扭矩可被输出以用于测试行走。例如,第二小时的用于扭矩的参数值可以是第二组(或第二代)中的值。
在操作704中,处理器142可获得与第二扭矩的输出相关联的用户的关节的第二状态信息的第二角速度。对于操作704的详细描述,可参考操作702的描述。
根据示例实施例,当关节角速度表示步态灵活性值时,作为步态灵活性值的关节的第二角速度可作为第二步态灵活性值被获得。
根据示例实施例,当通过将关节角速度用作输入因子的等式或函数来计算步态灵活性值时,第二步态灵活性值可基于关节的第二角速度来被计算。
在操作705中,当关于参数优化的终止条件被满足时,处理器142可基于参数的第二值来确定针对参数的最终值。最终值可以是针对用户优化的值。将参照图11、图12和图13进一步描述确定针对参数的最终值。
根据示例实施例,当关于参数优化的终止条件不被满足时,操作702、操作703、操作704可重复被执行。例如,当在操作704被执行之后终止条件不被满足时,操作702可重新被执行。在操作702中,当在第二角速度被计算之后终止条件不被满足时,处理器142可重新确定控制参数的第二值,使得基于关节角速度计算的步态灵活性值或与输出扭矩相关联的角速度可增加。针对用户优化的参数的值可通过重复执行操作702至操作704来被确定。
图7b是示出根据示例实施例的调整可穿戴装置的参数的第二值的方法的示例的流程图。
根据示例实施例,上面参照图7a描述的操作701可包括以下操作710。
在操作710中,处理器142可基于参数的第一值在第一时间输出用于辅助用户行走的第一扭矩。例如,参数的第一值可以是预设参数的初始值。参数的第一值可包括第一增益值、第一延迟值和/或第一灵敏度值中的至少一个。将参照图8进一步描述输出第一扭矩。
例如,参数的第一值可以是仅包括第一增益值、第一延迟值和第一灵敏度值中的一个的一维(1D)值。当参数的第一值是1D值时,对应参数值的优化可比二维(2D)值或三维(3D)值的优化更快地被执行。例如,参数的第一值可指示第一增益值,并且增益值的优化可通过操作701至操作705被执行。
根据另一示例实施例,参数的第一值可以是包括第一增益值、第一延迟值和第一灵敏度值中的两个的2D值。将参照图9、图10、图11和图12进一步描述参数的第一值是包括第一增益值和第一延迟值的2D值的示例。
根据另一示例实施例,参数的第一值可以是包括第一增益值、第一延迟值和第一灵敏度值中的全部的3D值。当参数的第一值是3D值时,优化速度可比参数的第一值是1D值和2D值的情况下的优化速度慢。然而,在这种情况下,针对用户的步态优化的参数值可被确定。
根据示例实施例,参数的第一值可以是第一代(或第一组)的参数值集合。每一代的参数值集合可包括多个子参数值。例如,参数值集合中的第一子参数值可包括第一增益值、第一延迟值和第一灵敏度值。例如,每一代的参数值集合可在预设时段(例如,操作701的第一小时)内被应用于可穿戴装置100,然后下一代的参数值集合可在时段结束之后的后续时段(例如,操作704的第二小时)内被应用于可穿戴装置100。例如,预设时段可以是预设数量的跨步。将参照图9进一步描述每一代的参数值集合。
根据示例实施例,术语“代”被定义为区分用于优化参数值的参数值的重复调整的阶段。例如,包括在第二代中的参数值与包括在第一代中的参数值相比可整体被改进。也就是说,下一代(例如,第二代)的参数值可比前一代(例如,第一代)的参数值针对用户更优化。然而,为了防止参数值被不期望地优化,包括在第二代中的参数值的一部分可以是比包括在第一代中的参数值较少被改进的参数值。
处理器142可基于第一代的参数值集合在第一时间输出用于辅助用户行走的第一扭矩。例如,第一扭矩可基于第一代的第一子参数值在第一时间被输出,并且第二扭矩可基于第一代的第二子参数值在第二时间被输出。第一时间和第二时间可被包括在操作701的第一时间中。
根据示例实施例,处理器142可将第一扭矩输出到用户的下肢的至少一部分上。例如,处理器142可通过控制设置在例如用户的髋关节、膝关节和/或踝关节周围的电机114来输出使用户的关节弯曲或伸展的第一扭矩。
上面参照图7a描述的操作702可包括以下操作720至操作750。
在操作720中,处理器142可获得用户在第一时间的第一关节(例如,髋关节)的第一状态信息。第一关节的第一状态信息可包括关节角度和关节角速度中的至少一个。例如,第一关节可以是与在其上输出第一扭矩的下肢的至少一部分对应的关节。
根据示例实施例,设置在用户关节周围的传感器120(或编码器)可感测关节角度,并且处理器142可获得由传感器120感测的关节角度。感测的关节角度可与感测时间的时间戳相关联。例如,处理器142可基于感测的关节角度来计算在第一时间的关节角速度。
在操作730中,处理器142可基于第一状态信息来确定在第一关节中产生的第一功率值。第一步态灵活性值可以是用于计算步态灵活性值的等式或函数(例如,目标函数)的结果,等式或函数的输入因子是除了第一角速度之外的第一扭矩。例如,处理器142可基于第一状态下的第一角速度和第一扭矩来确定第一功率值。第一功率值可通过第一角速度和第一扭矩的乘积来被计算。计算的第一功率值可被用作用于计算第一步态灵活性值的因子,该第一步态灵活性值表示与第一扭矩相关联的用户的步态灵活性。当该计算技术被使用时,利用较大扭矩和较低角速度计算的功率值可小于利用相对小的扭矩和较高角速度计算的功率值。在这种情况下,相对小的扭矩可以是期望的以获得高的关节角速度。
根据示例实施例,通过重复执行操作710至操作730,多个扭矩可基于第一代的参数值集合被输出,用于输出扭矩的第一关节的状态信息(例如,角速度)可被获得,并且从第一关节产生的功率值可基于状态信息被计算。
在操作740中,处理器142可基于第一扭矩和第一功率值来计算表示步态灵活性的第一步态灵活性值。例如,在操作740中计算的第一步态灵活性值可以是基于参数的第一值(或第一代的多个子参数值)针对行走的用户的步态的评估值。
根据示例实施例,第一代的时段的第一均方根(RMS)扭矩可基于第一扭矩被计算,第一平均功率值可基于第一功率值针对第一代的计算时段被计算,并且针对第一代的第一步态灵活性值可基于第一RMS扭矩和第一平均功率值被计算。
根据示例实施例,第一步态灵活性值可以是表示在第一小时输出到用户上的多个扭矩的适合性的评估值或与扭矩相关联的参数值。
根据示例实施例,将参照图10进一步描述基于第一RMS扭矩和第一平均功率值确定第一步态灵活性值的方法。
在操作750中,处理器142可基于第一步态灵活性值来确定参数的第二值,使得待被确定的第二步态灵活性值(例如,其可针对下一代的参数值集合被确定)可增加。例如,可通过调整参数的第一值来确定参数的第二值。例如,参数的第二值可被确定,使得针对第二代计算的第二步态灵活性值可大于针对第一代计算的第一步态灵活性值。
例如,处理器142可通过基于协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)调整参数的第一值来确定参数的第二值。参数的第二值可以是第二代的参数值集合。为了绘制进化策略的流程,CMA-ES可将特定参数值的优化处理视为生物进化处理,并将计算的迭代定义为“代”。CMA-ES可自适应地更新针对特定值的组的协方差矩阵。当CMA-ES被应用于优化参数值时,可使用CMA-ES来更新第一代的子参数值的协方差矩阵,并且因此可产生第二代(或下一代)的子参数值。
参照图7a,操作703可针对在操作750中确定的参数的第二值被执行。
根据示例实施例,当测试行走针对预设代(例如,总共12代)被执行时,操作702至操作704可针对每个代被执行。将参照图11进一步描述通过代调整的参数值。
图8是示出根据示例实施例的基于参数值输出扭矩的方法的示例的流程图。
根据示例实施例,上面参照图7a和图7b描述的操作710可包括以下操作810、操作820和操作830。
在操作810中,处理器142可确定用户在先前时间的第一关节的先前状态信息。第一关节的先前状态信息可包括第一关节的角度和角速度中的至少一个。例如,当第一时间是t时,第一时间的先前时间可以是t-1。根据另一示例实施例,先前时间的先前状态可以是初始状态。此外,t可以是获得第t个数据样本的时间,并且t-1可以是获得第t-1个数据样本的时间。
例如,右髋关节(或第一关节)和左髋关节(或第二关节)的先前状态信息可被确定。
在操作820中,处理器142可基于先前状态信息来确定先前状态因子。例如,y(t-1)可被计算为先前状态因子。
在操作830中,处理器142可基于先前状态因子和参数的第一值(例如,第一子参数值)在第一时间(例如,t)输出第一扭矩。第一时间可以是在先前时间延迟了参数值的时间。
处理器142可控制电机驱动器电路112以输出第一扭矩。
图9是示出根据示例实施例的第一代的参数值集合的示例的图。
根据示例实施例,默认参数值910可在可穿戴装置100中被预设。例如,默认参数值910可由用户选择用于测试行走。根据另一示例实施例,默认参数值910可以是针对测试行走预设的参数值。尽管默认参数值910被示出为表示延迟值和增益值两者的2D值,但是它也可以是仅表示增益值的1D值或进一步表示灵敏度值的3D值。又例如,默认参数值910还可以是同时表示增益值和灵敏度值两者的2D值。用于优化参数值的计算的复杂度可根据参数值的维度而变化。
根据示例实施例,可穿戴装置100的处理器142可基于默认参数值910产生第一代的参数值集合。例如,第一代的参数值集合可基于CMA-ES被产生。根据另一示例实施例,可通过随机改变默认参数值910的数值来产生第一代的参数值集合。
例如,第一代的参数值集合可包括第一子参数值911、第二子参数值912、第三子参数值913、第四子参数值914、第五子参数值915和第六子参数值916。处理器142可通过应用第一子参数值911来输出针对第一子参数值911设置的第一时段的扭矩,并且当第一时段结束时,通过应用第二子参数值912来输出针对第二子参数值912设置的第二时段的扭矩。处理器可通过分别应用第三子参数值913、第四子参数值914、第五子参数值915和第六子参数值916来在第三时段、第四时段、第五时段和第六时段重复该处理,并且当针对第六子参数值916设置的第六时段结束时,对第一代的参数值集合执行评估。例如,作为第一代的参数值集合的评估的结果,第一步态灵活性值可以是计算的评估。
尽管在图9中示出了参数值集合中的六个子参数值,但是子参数值的数量可由用户或处理器142设置。例如,子参数值的数量可根据子参数值的维度而变化。
根据示例实施例,将参照图10进一步描述计算第一步态灵活性值。
图10是示出根据示例实施例的基于输入扭矩和输出功率计算步态灵活性值的方法的示例的流程图。
根据示例实施例,上面参照图7b描述的操作740可包括以下操作1010、操作1020和操作1030。
在操作1010中,处理器142可基于第一扭矩计算第一RMS扭矩。
例如,处理器142可关于通过第一代的参数值集合中的相应子参数值输出的扭矩来计算第一RMS扭矩。例如,第一RMS扭矩可基于等式3被计算。
[等式3]
在等式3中,n表示对应代的参数值集合中的子参数值的总数,τi表示由第i个子参数值输出的扭矩,并且τRMS表示用于对应代的RMS扭矩。
在操作1020中,处理器142可基于第一功率值来计算第一平均功率值。第一功率值可指在输出第一扭矩时产生的功率的值。可通过第一扭矩τi和第一角速度的乘积来计算第一功率值。可基于第一关节的第一状态信息获得第一角速度。
例如,处理器142可基于由第一代的参数值集合中的相应子参数值输出的扭矩和在输出扭矩时获得的角速度来计算第一平均功率值。例如,可基于第一功率值和在第一时间之后的第二时间处的第二功率值来计算第一平均功率值。第一平均功率值可基于等式4被计算。
[等式4]
在等式4中,n表示对应代的参数值集合中的子参数值的总数,τi表示在第i个时间或样本由子参数值输出的扭矩,表示第i个角速度,MP表示用于对应代的平均功率值。
在操作1030中,处理器142可基于第一RMS扭矩和第一平均功率值来计算第一步态灵活性值。例如,处理器可基于等式5来计算步态灵活性值。计算的步态灵活性值的值的单位可以是弧度/秒。
[等式5]
图11是示出根据示例实施例的基于前一代的子参数值确定下一代的子参数值的方法的示例的图。
根据示例实施例,测试行走可在预设时段被执行,并且预设时段可基于参数值的更新次数。如上所述,参数值的更新可被解释为代中参数值的改变。例如,测试行走可在参数值从第一代到第十二(或第八)代的改变期间被执行。
根据示例实施例,每一代可包括预设数量(例如,六个)的子参数值。例如,第一代的参数值的集合可包括基于默认参数值1101产生的子参数值,并且处理器142可基于子参数值确定针对第一代的第一步态灵活性值,并产生第二代的参数值集合,使得针对第二代计算的第二步态灵活性值增加。
根据示例实施例,可使用CMA-ES来产生第二代的参数值集合。CMA-ES可通过计算在搜索点处的协方差矩阵来近似黑塞(Hessian)矩阵。CMA-ES可概率性地产生正态分布中的搜索点,并且因此推导结果可在没有局部解的情况下全局地获得。
例如,当在第二代的参数值集合中存在六个子参数值时,通过CMA-ES,六个子参数值中的成本从某个搜索点降低的四个子参数值可被确定,并且六个子参数值中的两个子参数值可在成本增加的方向上被确定。成本可以是基于搜索点和子参数值计算的CMA-ES的目标函数的值。
当前述操作被重复执行时,参数1110或1120的最终值可针对预设阈值代(例如,第八代或第十二代)被确定。
例如,第八代的子参数值中的一个可被确定为参数1110的最终值。又例如,第八代的子参数值的平均值可被确定为参数1110的最终值。
参数1110或1120的最终值可被用作针对用户的步态模式优化的步态参数值。
图12a和图12b是示出根据示例实施例的根据子参数值而变化的延迟值和增益值的图。
根据示例实施例,当每一代包括六个子参数值时,多个子参数值可基于阈值代(例如,第八代或第十二代)被不断地应用于可穿戴装置100。
例如,当阈值代是第八代时,处理器142可将总共48个子参数值应用于可穿戴装置100。当针对第八代的测试行走结束时,参数的最终值基于第八代的参数值集合被确定。在所示示例中,在图12a中,参数的最终值的延迟值为0.24,并且在图12b中,参数的最终值的增益值为6.17。即使当阈值代是第十二代时,第八代的前述描述也可类似地适用。
图13是示出根据示例实施例的确定是否满足终止条件以结束参数值的调整的方法的示例的流程图。
根据示例实施例,可在执行上面参照图7a描述的操作704之后进一步执行操作1310。
在操作1310中,处理器142可确定当前状态是否满足在测试行走期间为参数优化设置的终止条件。例如,设置的终止条件可包括以下中的至少一个:调整参数值的次数是否对应于阈值调整次数(即,是否达到阈值代)、用户的跨步数量是否对应于阈值跨步次数、以及用于调整参数值的经过时间是否对应于阈值时间。本文使用的跨步是指腿的位置通过行走返回到相同点的处理。例如,跨步长度可以是在行走中从左(或右)脚跟的位置到左(或右)脚跟的下一位置的距离。
在操作1320中,基于确定终止条件不被满足,处理器142进行到图7a中的操作702以再次执行最佳参数值的确定。另一方面,基于确定终止条件被满足,处理器142进行到图7a中的操作705以执行参数的最终值的确定。当终止条件被满足时,处理器142可确定参数的最终值。例如,最近调整的参数值可被用作参数的最终值。又例如,当终止条件被满足时,处理器142可基于最后一代的参数值来确定最终值。
参照图6至图13详细描述根据本公开的示例实施例的调整可穿戴装置100的参数值的方法。然而,本公开不限于此,并且因此,根据另一示例实施例,各种方法和算法可被使用以调整参数值。
根据上述示例实施例的方法可被记录在非暂时性计算机可读介质中,该非暂时性计算机可读介质包括用于实现上述示例的各种操作的程序指令。介质还可单独地或与程序指令组合地包括数据文件、数据结构等。记录在介质上的程序指令可以是为了示例的目的而特别设计和构造的程序指令,或者它们可以是计算机软件领域的技术人员公知和可用的类型。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带);光学介质(诸如CD-ROM盘、DVD和/或蓝光盘);磁光介质(诸如光盘);以及专门被配置为存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存(例如,USB闪存驱动器、存储卡、记忆棒等)等)。程序指令的示例包括机器代码(诸如由编译器产生)和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。上述硬件装置可被配置为用作一个或多个软件模块,以便执行上述示例的操作,或反之亦然。
虽然本公开包括具体示例,但是对于本领域普通技术人员显而易见的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下,形式和细节上的各种改变可在这些示例中进行。本文描述的示例仅被认为是描述性的,而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为适用于其他示例中的类似特征或方面。如果描述的技术以不同的顺序被执行,和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合,和/或由其他组件或其等同物替换或补充,则合适的结果可被实现。
因此,本公开的范围不是由具体实施方式限定,而是由权利要求及其等同物限定,并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化都应被解释为包括在本公开中。
Claims (15)
1.一种由可穿戴装置执行的调整控制参数值的方法,所述方法包括:
向驱动器电路输出第一扭矩值,所述驱动器电路被配置为控制所述可穿戴装置在用户穿戴所述可穿戴装置时向所述用户的身体的一部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值被确定,并且控制参数包括幅度信息、输出时机信息和灵敏度信息中的至少一个;
获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;
基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;
向所述驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;
获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;以及
基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值;
其中,确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,包括:
基于在第二角速度被获得之后所述终止条件不被满足,重新确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,
其中,所述终止条件包括以下中的至少一个:调整控制参数的值的次数是否对应于调整的阈值次数、所述用户的跨步次数是否对应于跨步的阈值次数、以及用于调整控制参数的值的经过时间是否对应于阈值时间。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,确定控制参数的第二值,包括:
基于与第一扭矩值的输出相关联地获得的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度,计算表示所述用户的步态灵活性的第一步态灵活性值;以及
确定控制参数的第二值以改变所述用户的步态灵活性。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,基于第一扭矩值和第一角速度计算第一步态灵活性值。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,计算与第一扭矩值相关联的表示步态灵活性的第一步态灵活性值,包括:
在第一扭矩值被输出的第一时间获得第一关节的第一角速度;
基于第一角速度确定从第一关节产生的第一功率值;以及
基于第一扭矩值和第一功率值计算第一步态灵活性值。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,确定控制参数的第二值以改变所述用户的步态灵活性,包括:
基于第一步态灵活性值确定控制参数的第二值以增加所述用户的步态灵活性。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,控制参数的第一值包括第一增益值和第一延迟值。
7.根据权利要求4所述的方法,其中,基于第一角速度确定第一功率值,包括:
基于第一角速度和第一扭矩值来确定第一功率值。
8.根据权利要求4所述的方法,其中,基于第一扭矩值和第一功率值计算第一步态灵活性值,包括:
基于第一扭矩值计算第一均方根RMS扭矩值;
基于第一功率值计算第一平均功率值;以及
基于第一RMS扭矩值和第一平均功率值计算第一步态灵活性值。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,基于第一功率值计算第一平均功率值,包括:
基于第一功率值和与第一时间之后的第二时间相关的第二功率值来计算第一平均功率值。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,输出第一扭矩值,包括:
当所述用户在先前时间穿戴所述可穿戴装置时,获得所述用户的身体的部分的先前状态信息;
基于先前状态信息确定先前状态因子;以及
基于先前状态因子和控制参数的第一值来输出第一扭矩值。
11.一种存储程序的非暂时性计算机可读存储介质,所述程序使处理器执行根据权利要求1所述的方法。
12.一种可穿戴装置,包括:
处理器,被配置为控制所述可穿戴装置;
至少一个传感器,被配置为测量用户的身体中的关节角度;
电机驱动器电路,被配置为由所述处理器控制;
电机,电连接到电机驱动器电路;以及
支撑框架,被配置为将由所述电机输出的扭矩发送到所述用户的身体的一部分;
其中,所述处理器被配置为:
向电机驱动器电路输出第一扭矩值,以控制所述电机在所述用户穿戴所述可穿戴装置时通过支撑框架向所述用户的身体的部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值被确定,并且控制参数包括幅度信息、输出时机信息和灵敏度信息中的至少一个;
获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;
基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;
向电机驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;
获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;
基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值;以及
基于在第二角速度被获得之后所述终止条件不被满足,重新确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度,
其中,所述终止条件包括以下中的至少一个:调整控制参数的值的次数是否对应于调整的阈值次数、所述用户的跨步次数是否对应于跨步的阈值次数、以及用于调整控制参数的值的经过时间是否对应于阈值时间。
13.根据权利要求12所述的可穿戴装置,其中,所述处理器被配置为:
基于与第一扭矩值的输出相关联地获得的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度,计算表示所述用户的步态灵活性的第一步态灵活性值;以及
确定控制参数的第二值以改变所述用户的步态灵活性。
14.根据权利要求13所述的可穿戴装置,其中,所述处理器被配置为:
从第一扭矩值通过所述传感器被输出的第一时间开始获得第一关节的第一角速度;
基于第一角速度确定从第一关节产生的第一功率值;以及
基于第一扭矩值和第一功率值计算第一步态灵活性值。
15.一种可穿戴装置,包括:
存储器,存储一个或多个指令;以及
处理器,被配置为执行所述一个或多个指令以进行以下操作:
向驱动器电路输出第一扭矩值,所述驱动器电路被配置为控制所述可穿戴装置在用户穿戴所述可穿戴装置时向所述用户的身体的至少一部分施加力,第一扭矩值基于控制参数的第一值来被确定;
获得与第一扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第一角速度;
基于第一角速度确定控制参数的第二值以改变第一关节的第一角速度;
向所述驱动器电路输出第二扭矩值,第二扭矩值基于控制参数的第二值被确定;
获得与第二扭矩值的输出相关联的所述用户的身体中的第一关节的第二角速度;以及
基于在第二角速度被获得之后关于控制参数的优化的终止条件被满足,基于控制参数的第二值确定控制参数的最终值。
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