TW202007382A - 步態學習輔助系統及其應用方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種步態學習輔助系統及其應用方法，該系統包含一主體、至少一動作偵測模組、一控制模組、至少一驅動模組以及至少一動力量測模組，該系統可藉由該至少一連動單元帶動使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點或肌腹，以達到引導及誘發使用者自主學習步態之目的，此外，透過至少一動力量測模組搭配該控制模組及該至少一驅動模組，可於使用者接受跨步輔助的同時即時偵測該至少一連動單元之動力變化，並能即時回授至該控制模組並同步執行演算，以即時調整該系統之運作參數，進而能模擬復健治療師之復健手段。

Description

步態學習輔助系統及其應用方法
本發明是關於一種步態學習輔助系統及其應用方法，尤其指一種可引導使用者自發性學習步行動作，而能透過神經發展治療(Neuro Developmental Treatment；NDT)進行復健，以輔助使用者恢復正常步行能力之系統及其方法。
復健醫學(Physical medicine and rehabilitation)係屬於臨床醫學之一分支，其泛指透過物理治療行為或職能治療行為來輔助患者之損傷恢復，以改善患者生活的能力，該損傷則可能源自於腦血管疾病、中樞神經損傷、糖尿病、職業傷害或骨科術後所造成之患者關節活動障礙，或者造成患者失去動作控制之能力。
其中，腦血管病變大多嚴重影響患者對於身體自主控制的能力，以中風患者為例，依據美國早年統計數據可以知道，每十萬人即有約300位中風新發病例，且2005年美國心臟學會所發表之報告亦顯示，美國每年約有70萬人次罹患中風，其中約有50萬人次為新發病例，其餘則為中風再復發之病患，另一方面，綜合各國之研究報告亦可發現，55歲以上民眾之中風發生率大約為4至6%，由上述資訊可以得知，全球有復健需求之人口數日漸攀升，加上全球人口老化問題越趨嚴重，亦即罹患中風之高風險族群人數越來越多，相對而言復健 醫學所需之人力亦將越趨增加，以台灣為例，統計數據指出，有復健需求之人口已超過十萬人，且每位復健治療師平均一天需輔助20位患者進行復健。
目前臨床上對於中風患者已建立數種有效之復健方法，其中，神經發展治療(Neuro Developmental Treatment；NDT)著重在神經可塑性上，藉由神經肌肉功能再教育的方式，使大腦依據肢體實踐及經驗來重建自體控制之能力，因此神經發展治療於臨床上被認為能更根本地改善患者之行動障礙；神經發展治療係整合了各式復健手法，包含支撐、誘發、引導及抑制等，而現行之神經發展治療係復健師親自以手輔助患者，於復健的當下評估患者之患肢需接收之輔助力道，即時給予適當力道之推力、拉力、阻力或支撐力，使得患者能順利完成跨步動作，且復健師需於復健過程中持續給予患者輔助力道；然而，以人力實施之復健方式必然將造成復健治療師之體能上的負擔，長久之下亦將造成每位復健治療師每天能夠治療之患者數量越來越少。
基於臨床上即將面臨復健人力不足之考量，半自動式或自動式復健輔助裝置遂因應而生，其中，機械式外骨骼(exoskeleton)即一種常見之輔助裝置，然而，其仍存在諸多的不足：其一，機械式外骨骼主要是在患者之大腿、小腿及腳底給予支撐力，當患者使用機械式外骨骼時，只能被動地受其控制，而無法產生自主學習的效果；其二，基於機械式外骨骼對於患者之施力點，使得患者只能執行動作模仿，而無法達成引導之目的；其三，此些施力點無法提供患者正確的感覺輸入，以致於無法模擬復健治療師在執行神經發展治療之訓練方式；其四，機械式外骨骼無法即時偵測及分析患者之步態及動作，因此無法即時地因應患者的動作以調整對於患者之輔助參數。
綜合上述內容可以得知，習知技術基於其裝置設計不足、作動方式及實施方式之限制而無法實現對患者產生誘發及引導之目的，進一步而言，習知輔助裝置均無法輔助或取代復健治療師執行神經發展治療，因此仍須發展新穎之技術以解決臨床上所遇到的困境。
本發明於一方面，係提供一種步態學習輔助系統，該系統所包含之至少一連動單元，係被設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動至少一位點，藉以誘發使用者自主擺動或轉動，進而引導使用者執行步態反應，達到引導使用者主動學習之目的。
本發明於一方面，係提供一種步態學習輔助系統，該系統所包含之至少一動力量測模組係與該至少連動單元連接，因此，當使用者接受步態輔助時，該至少一動力量測模組將同時量測該至少一連動單元之動力變化，並即時將至少一動力特徵訊息回授至該系統之一控制模組以同步執行一馬達演算法，因而得以隨時因應使用者之步態調整該至少一連動單元帶動使用者之力道、力道持續的時間或帶動的位點。
為達成前述之目的，本發明係提供一種步態學習輔助系統，其係包含一主體、至少一動作偵測模組、一控制模組、至少一驅動模組及至少一動力量測模組；該至少一動作偵測模組係設置於該系統之任意位置，用以偵測使用者之步態以產生至少一動作特徵訊息；該控制模組係設置於該主體上，並與該至少一動作偵測模組通訊連接，該控制模組係用以接收該至少一動作特徵訊息，並依據該至少一動作特徵訊息進行演算後產 生一控制訊號；該至少一驅動模組係設置於該主體上，並與該控制模組電性連接，其更包含一馬達驅動器、一馬達及至少一連動單元，該馬達驅動器係與該控制模組電性連接，用以接收該控制模組之該控制訊號並將其轉換為一馬達驅動訊號，該馬達係與該馬達驅動器電性連接，用以接收該馬達驅動器所產生之該馬達驅動訊號並對應產生一作用力，且該至少一連動單元係連接於該馬達，並設置於致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點，該至少一連動單元接收該馬達之該作用力以帶動使用者之該至少一位點，使用者之肢體基於該至少一位點受到帶動而自主擺動或轉動，因而產生步態反應；該至少一動力量測模組，係連接於該至少一連動單元，其量測該至少一連動單元之動力變化以產生至少一動力特徵訊息，該至少一動力特徵訊息被即時回授至該控制模組以同步執行一馬達演算法，經該馬達演算法運算後產生另一控制訊號，且該另一控制訊號包含該馬達之該作用力之力道大小資訊、該作用力之執行時間資訊或該至少一位點中需被帶動之位點資訊，接著再由該馬達驅動器接收該另一控制訊號，且由該馬達對應產生該作用力，再由該連動單元受該作用力之連動而施力於需被帶動之該至少一位點，藉以即時地引導使用者執行正確的步態反應；以及一移動單元，其係設置於該系統之任意位置，用以使該系統隨使用者步行而移動。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該步態學習輔助系統更包含一穿戴單元，其係設置於該系統之任意位置，用以維持使用者之站立姿勢。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該步態學習輔助系統更 更包含一支撐單元，以對使用者產生一下肢支撐力。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該連動單元係一彈性腰帶。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一動作偵測模組係包含一影像擷取單元、一體感單元、一距離偵測單元、一距離掃描單元、一慣性感測單元或其任意之組合。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一動作特徵訊息係包含站立期(stance phase)持續時間、擺盪期(swing phase)持續時間、雙腳支撐期(double support phase)持續時間、腳跟著地(Heel Strike)時間、腳踩平期(Foot Flat)時間、腳跟離地(Heel off)時間、腳趾離地(Toe off)時間、腳部著地順序、髖關節角度、膝關節角度、骨盆關節方位、踝關節角度、單位時間行走步數、單位時間行走距離、健側步長、患側步長、跨步長、步寬、足偏角、步態對稱性、重心轉移狀態、軀幹趨向性、同側站立期和擺盪期之比例、左右側站立期和擺盪期之比例、站立期間各分期所佔時間百分比、支撐底面積(Base of support)或其任意之組合。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一動力量測模組係包含一距離偵測單元、一距離掃描單元、一角度量測單元、一壓力感測單元或其任意之組合。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一動力特徵訊息係包含力道大小、力道持續時間、施力位置或其任意之組合。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該控制單元包含一接收 單元、一處理單元及一傳輸單元。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該接收單元係用以接收該至少一動作特徵訊息或該至少一步態特徵訊息，該處理單元係用以依據該接收單元所接收之該至少一動作特徵訊息或該至少一步態特徵訊息進行演算以獲得該控制訊號，該傳輸單元則係用以將該控制訊號傳輸至該馬達驅動器。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該處理單元係用以執行一馬達控制演算法，該馬達控制演算法係包含設定一馬達之一初始作用力、判斷一腳跟是否著地、判斷該腳跟之著地點是否位於另一腳跟之前方、再次判斷該腳跟是否著地以及產生另一該控制訊號。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該馬達驅動訊號係電壓、電流、頻率或波寬。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該至少一位點係包含骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合。
本發明於一方面，係提供一種步態學習輔助系統之應用方法，使用者可透過該步態學習輔助系統之運作以於每一次跨步動作執行前獲得引導，並進一步使得使用者於反覆接受該步態學習輔助系統之引導，達到誘發使用者自主學習步態之目的。
承上，於該應用方法中，當使用者開始跨步動作後，可透過該步態學習輔助系統之該至少一動作偵測模組即偵測使用者之肢體動作，並於該控制模組之分析後，藉由該至少一連動單元帶動及引導使用者，同時，在透過該步態學習輔助系統之該至少一動力量測模組即時量測該至少 一連動單元的動力變化，並將該至少一動力特徵訊息回授至該控制模組以同步執行該馬達演算法，而能即時調整該連動單元帶動使用者之時機點、力道大小、力道持續的時間或帶動的位點，進而於使用者執行下一次跨步動作前，給予適當之引導，如此循環進行以達到引導及誘發使用者自主學習步態之目的。
為達到前述之目的，本發明係提供一種步態學習輔助系統之應用方法，用以引導使用者進行步態學習，其係包含步驟如下：將該至少一連動單元設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點；使用者開始跨步，且該至少一動作偵測模組偵測使用者之肢體變化並產生該至少一動作特徵訊息；該控制模組接收該至少一動作特徵訊息，並經演算後產生該控制訊號，再將該控制訊號傳輸至該至少一驅動模組之該馬達驅動器；該控制模組接收該至少一動作特徵訊息，並經演算後產生該控制訊號，再將該控制訊號傳輸至該至少一驅動模組之該馬達驅動器；該至少一驅動模組之該馬達驅動器接收該控制訊號後將其轉換為該馬達驅動訊號，該馬達驅動訊號被傳輸至該馬達以驅動該馬達產生該作用力；該馬達藉由該作用力致動該至少一連動單元，且該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點而致使使用者自主擺動或旋轉，藉此引導使用者產生步態反應；該至少一動力量測模組於使用者執行步態反應的同時感測使用者之步態，以產生該至少一動力特徵訊息，該至少一動力量測模組於使用者接受步態輔助的同時量測該至少一連動單元之動力變化以產生該至少一動力特徵訊息，該至少一動力特徵訊息被即時回授至該控制模組以同步執行該馬達演算法，經該馬達演算法運算後產生該另一控制訊號，且該另一控制訊號包含該作用力之力道大小資訊、該作用力之執 行時間資訊或該至少一位點中需被帶動之位點資訊；以及，該馬達驅動器及該馬達依據該另一控制訊號產生該作用力並致動該至少一連動單元，以於使用者執行步態反應前，由該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點以致使使用者自主擺動或旋轉，因此使用者得以即時接受引導以執行正確之步態反應。
於本發明之一實施例中，其亦揭露於該控制模組執行該馬達控制演算法之步驟中，該馬達控制演算法係包含設定一馬達之一初始作用力、判斷一腳跟是否著地、判斷該腳跟之著地點是否位於另一腳跟之前方、再次判斷該腳跟是否著地以及產生另一該控制訊號。
本發明於一方面，係提供一種步態學習輔助系統之應用方法，於此應用方法中，該步態學習輔助系統可模擬復健治療師之治療手段，並將其紀錄並儲存於系統之中，以作為個人化步態學習之輔助模式。
為達到前述之目的，本發明係提供一種步態學習輔助系統之應用方法包含步驟如下：將該至少一連動單元設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點；使用者開始跨步並同時接受施力於使用者之該至少一位點之一步態輔助；該至少一動作偵測單元感測使用者於接受該步態學習輔助時之肢體變化，經分析後產生該至少一動作特徵訊息並紀錄，且該至少一動力量測模組量測使用者於接受該步態學習輔助時，該至少一連動單元之動力變化，經分析後產生該至少一動力特徵訊息並紀錄；重複前述兩步驟至少2個循環以收集該步態輔助對使用者之施力資訊，並定義為該至少一動作特徵訊息及至少一動力特徵訊息儲存於該系統之中，以建立一步態學習指令。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該步態輔助係復健治療師對使用者實施之一手動復健。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該手動復健包含推力、拉力、阻力、支撐力、拍力或碰觸力。
於本發明之一實施例中，其亦揭露該手動復健之實施位置包含使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合。
10、20、30‧‧‧步態學習輔助系統
100、200、300‧‧‧主體
110、210、310‧‧‧動作偵測模組
120、220、320‧‧‧控制模組
121‧‧‧接收單元
122‧‧‧處理單元
123‧‧‧傳輸單元
130、230、330‧‧‧驅動模組
131‧‧‧馬達驅動器
132‧‧‧馬達
133‧‧‧連動單元
140、240、340‧‧‧動力量測模組
231、331、431‧‧‧連動單元
250、350、450‧‧‧移動單元
260‧‧‧穿戴單元
350、450‧‧‧支稱單元
圖1係本發明之一實施例之系統方塊圖；圖2係本發明之一實施例之系統方塊圖；圖3係本發明之一實施例之馬達控制演算法流程示意圖；圖4係本發明之一實施例之應用方法流程圖；圖5係本發明之一實施例之應用方法流程圖；圖6係本發明之一實施例之系統示意圖；圖7係本發明之一實施例之系統示意圖；圖8係本發明之一實施例之系統示意圖。
為使本發明之特徵及所達成之功效能被進一步瞭解與認識，謹配合詳細之說明並佐以較佳之實施例，詳加說明如後：有鑒於習知步態輔助裝置存在諸多不足及限制，包括習知步態輔助裝置無法誘發使用者產生自主學習的效果，且使用者只能依據裝置 的運作而單純動作模仿，無法對使用者產生引導之效果，此外，習知步態輔助裝置之施力點無法提供使用者正確的感覺輸入，以致於無法模擬復健治療師在執行神經發展治療之訓練方式，更無法於使用者接受步態訓練的當下即時地調整裝置之輔助力道；據此，本發明提供一種步態學習輔助系統及其應用方法，其可(1)藉由連動單元帶動使用者之肢體自主擺動或轉動，以達成引導或誘發使用者自主性學習步態之目的；(2)藉由動作偵測模組搭配控制模組及驅動模組，以達成偵測使用者的肢體變化以及紀錄復健治療師對使用者進行神經發展治療之目的；以及(3)藉由動力量測模組於使用者跨步的同時量測連動單元之動力變化，並回授至控制模組以同步執行馬達演算法，以能即時依據使用者需求調整連動單元帶動使用者之時機點、力道大小、力道持續時間或帶動的位點，如此能模擬復健治療師的復健手段，進而提供一種復健醫學領域中可替代復健治療師人力的策略。
因此，本發明提供一種步態學習輔助系統，其包含至少一動作偵測模組，該至少一動作偵測模組可即時偵測使用者之肢體動態變化，並獲得至少一動作特徵訊息，以作為系統評估使用者步態狀態之依據；此外，該系統亦包含一控制模組，其可接收該至少一動作特徵訊息，並經分析及演算後給予至少一驅動模組指令，該至少一驅動模組即可根據指令而帶動可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點，以達到引導或誘發使用者自發性進行步態學習；最後，該系統更包含至少一動力量測模組，其與該至少一連動單元連接，並可於使用者跨步的同時量測該至少一連動單元之動力變化，再將所獲得之至少一動力特徵訊息回授至該控制模組以同步執行一馬達演算法，如此能即時調整該連動單元帶動使用者之時機點、 力道大小、力道持續時間或帶動的位點，使得使用者能透過肢體感知以對大腦再訓練，而非單純模仿固定模式之動作。
基於上述方針，本發明所提供之步態學習輔助系統所包含之元件、性質、其組合方式及其相互作動關係，進行進一步說明：首先，請參閱圖1，其係本發明之一實施例之系統方塊圖；於本實施例中，一步態學習輔助系統10係包含：一主體100、一動作偵測模組110、一控制模組120、一驅動模組130、一動力量測模組140及一移動單元150；其中，該主體100及該動作偵測模組110係可設置於該系統10之任意位置，該動作偵測模組110係用以感測使用者之肢體變化，並依據使用者之肢體變化產生一動作特徵訊息(未圖示)；該控制模組120係設置於該主體100之上，同時該控制模組120與該動作偵測模組110通訊連接，用以從該動作偵測模組110接收該動作特徵訊息，並將該動作特徵訊息進行分析及運算後獲得一控制訊號(未圖示)；該驅動模組130係設置於該主體100之上並同時與該控制模組120電性連接，其更包含一馬達驅動器131、一馬達132及一連動單元133，該驅動模組130之該馬達驅動器131係用以接收該控制模組120所產生之該控制訊號，並將其轉換為一馬達驅動訊號(未圖示)，而後該馬達132接收該馬達驅動訊號並將其轉換為一作用力(未圖示)並因此帶動該連動單元133；該動力量測模組140係連接於該驅動模組130之該連動單元133，並同時與該控制模組120通訊連接，該動力量測模組140係用以偵測使用者於接受該系統10之輔助時，該連動單元133之動力變化，並依據此些動力變化產生一動力特徵訊息(未圖示)，該動力特徵訊息將被即時傳輸至該控制模組120，再由該控制模組120同步執行一馬達演算法後產生另 一控制訊號；最後，該移動單元150係可設置於該系統10之任意位置，使得該系統10為一可移動式之系統，並得以隨使用者步行而移動。
承上述之實施例，該動作偵測模組係用來感測使用者之任何肢體變化，並經分析後將所感測到的肢體變化定義為該動作特徵訊息；其中，該動作偵測模組係可為光學感測單元、慣性量測單元或兩者組合而成，並可依據需求設置一個或多個動作偵測模組，進一步而言，該動作偵測模組係可包含一影像擷取單元、一體感單元、一距離偵測單元、一距離掃描單元、一慣性感測單元或其任意之組合，經此些感測單元分析使用者之肢體變化後，獲得之該動作特徵訊息則可包含站立期(stance phase)持續時間、擺盪期(swing phase)持續時間、雙腳支撐期(double support phase)持續時間、腳跟著地(Heel Strike)時間、腳踩平期(Foot Flat)時間、腳跟離地(Heel off)時間、腳趾離地(Toe off)時間、腳部著地順序、髖關節角度、膝關節角度、骨盆關節方位、踝關節角度、單位時間行走步數、單位時間行走距離、健側步長、患側步長、跨步長、步寬、足偏角、步態對稱性、重心轉移狀態、軀幹趨向性、同側站立期和擺盪期之比例、左右側站立期和擺盪期之比例、站立期間各分期所佔時間百分比、支撐底面積(Base of support)或其任意之組合；如此，該動作偵測模組可分析使用者之任何肢體變化，以該動作特徵訊息之形式紀錄於該系統中，作為使用者之個人化步態學習輔助歷程之資料庫，亦可進一步傳輸至該系統之該控制模組，以提供該驅動模組對使用者施力時機點及施力力道之判斷輔助。
接續請參閱圖2，其係本發明之一實施例之系統方塊圖，於本實施例中，該步態學習輔助系統10之該控制模組120更包含一接收單元121、一處 理單元122及一傳輸單元123；其中，該接收單元121係自該動作偵測模組110或該動力量測模組140接收該動作特徵訊息或該動力特徵訊息，接著透過該處理單元122進行演算以獲得該控制訊號或另一該控制訊號，再透過該傳輸單元123將該控制訊號或另一該控制訊號傳輸至該驅動模組130該馬達驅動器131，即可由該馬達驅動器131將該控制訊號或另一該控制訊號轉換為該馬達驅動訊號，如此反覆循環執行。
請復參閱圖1，其中，該驅動模組係用以於接收該控制模組之控制訊號，該馬達驅動器依據控制訊號驅動該馬達，接著致動該連動單元，進而帶動並引導使用者，並可依據需求設置一個或多個該驅動模組；進一步而言，該馬達驅動器係指得以提供合適之驅動訊號以驅動該馬達之裝置，驅動訊號舉例可為電壓、電流、頻率或波寬，但不限於此，該馬達驅動器則係可選自所屬領域所公知之馬達驅動器，舉例可為電動型馬達驅動器，但不限於此，並搭配該馬達驅動器而選用可被其所驅動之馬達，舉例可為電動馬達(electric motor)、電動線性馬達(electric linear motor)或步進馬達(stepping motor)但不限於此。
此外，該連動單元係被設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點，因此，其需具備足夠結構強度以支撐使用者，並能在受到該馬達致動時同時帶動使用者之該至少一位點一起作動以產生自主性擺動或轉動，該連動單元亦需具有彈性以提供緩衝力道，減少使用者之不適感，基於前述之緣由，該連動單元係可選用彈性腰帶，但不在此限。
前述之該控制模組所產生之該控制訊號或該另一控制訊號係傳輸至該馬達驅動器，經該馬達驅動器轉換而產生相對應之該馬達驅動訊號以驅動該馬達，該馬達接收該馬達驅動訊號後產生該作用力以致動該連動單元，此 時，該至少一連動單元即對使用者提供力道，其中，該連動單元可依據需求設置一個或多個，其對使用者提供力道之位點，係可致使使用者之肢體自主性擺動或轉動之位置，於一較佳實施例中，所述之位點可為骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合；進一步而言，該連動單元得以對骨盆區域或腰部後薦椎區域提供向前的力道，並朝使用者骨盆區域之切線方向施力，進而帶動骨盆區域或腰部後薦椎區域自主性向前或者轉動，此外，當該連動單元對肢段遠端點施力時，由於肢段遠端點為距離關節點力臂較長之處，因而能引導使用者之上肢或下肢自主性擺動，再者，當該連動單元對肌腹施力時，則可刺激使用者之肌肉收縮，當使用者自主性轉動、擺動、肌肉收縮或結合前述任一自主性反應時，可促使使用者透過感覺認知及認知處理而誘發其自主性控制下肢以對應執行步態反應，如此透過該系統之該連動單元持續引導以達到肢體控制及肌肉控制再學習之目的，並達到神經發展治療之效果。
接續請復參閱圖1，該步態學習輔助系統所包含之該動力量測模組係連接於該驅動模組之該連動單元，其目的係在於量測使用者接受該連動單元之帶動時，該連動單元所產生的動力變化；其中，該動力量測模組係可由光學感測單元或力感測單元所組成，並可依據需求設置一個或多個動力量測模組，進一步而言，該動力量測模組係可包含一距離偵測單元、一距離掃描單元、一角度量測單元、一壓力感測單元或其任意之組合，而所產生之該動力特徵訊息則可包含力道大小、力道持續時間、施力位置或其任意之組合。
此外，該連動單元所產生的動力變化包含該連動單元帶動使 用者之力道、位置及延續時間的改變，此些動力變化被即時傳輸至該控制模組進行分析以產生該動力特徵訊息，再依此動力特徵訊息同步執行一馬達演算法，以獲得另一該控制訊號，請搭配參酌圖3，其係本發明之一實施例之馬達控制演算法流程示意圖，其包含步驟如下：步驟S10：設定一馬達之一初始作用力；步驟S12：判斷一腳跟是否著地；步驟S14：判斷該腳跟之著地點是否位於另一腳跟之前方；步驟S16：再次判斷該腳跟是否著地；步驟S18：產生另一該控制訊號。
上述之馬達控制演算法流程中，如步驟S10所示，係先對該馬達驅動模組之該馬達設定一初始作用力，該初始作用力係指該馬達不對該至少一連動單元產生該作用力之狀態，於一較佳實施例中，該初始作用力係介於0.5lb至1.5lb；接著，如步驟S12所示，該處理單元判斷使用者之一腳跟是否著地，若未著地，則該馬達維持於該初始作用力之狀態，若該腳跟著地，則進一步如步驟S14所示，判斷該腳跟之著地點是否位於另一腳跟之前方，若該腳跟沒有順利落在該另一腳跟之前方，該馬達則維持於該初始作用力之狀態，若該腳跟確實落在該另一腳跟之前方，則如步驟S16所示，再一次判斷使用者之該腳跟是否著地，若該腳跟未著地，則該馬達返回該初始作用力之狀態，以避免對使用者產生過度施力，確保使用者之安全性，若該腳跟確實已著地，則如步驟S18所示，則產生另一該控制訊號並傳輸至該驅動模組之馬達驅動器，接續驅動該驅動模組之該馬達。
進一步而言，該另一控制訊號包含該馬達之該作用力之執 行時機資訊、力道大小資訊、該作用力之執行時間資訊或該至少一位點中需被帶動之位點資訊，於一較佳實施例中，該作用力之軌跡數值範圍係介於0.5lb至6lb，進而藉由該馬達致動該至少一連動單元而帶動使用者之骨盆區域、腰部後薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合；如此，透過該動力量測模組量測該連動單元之動力變化，即可於使用者接受該系統之輔助時，準確地調整該連動單元帶動使用者之時機點、力道大小或持續執行的時間，亦能增加或減少使用者被帶動的位點，以調整使用者被帶動之身體部位，如此以準確地調整該連動單元之施力時機點，並能準確地調整施力的持續時間以及施力的位點，以於正確的時機點再現復健師對使用者之復健輔助，因而即時精確地引導使用者執行步態反應，此外，亦可避免該連動單元對使用者過度施力，亦可提供使用者較準確的感覺輸入，進而提升使用者受到誘發以自主學習步行之效力，進而達到神經發展治療之功效。
另，圖一實施例中，設置該移動單元之目的係在於提供一可移動式之輔助系統，當使用者接受步行輔助時，可隨使用者行走而移動，如此，更能貼近人體步行時肢體的施力狀態，以提升自主性步態訓練及學習的效果；此移動單元係可以滾輪式或滑軌式設置於該系統，但不以此為限；進一步而言，以滾輪式設置於該系統時，更可包含設置輪步裝置於使用者之下，或可於該系統之主體之底部設置輪子，另一方面，以滑軌式設置於該系統時，則係於特定空間內設置軌道於該系統之任意位置，再以繩索連接將該系統之該主體與軌道，如此皆能達到可移動式系統之目的。
上述步態學習輔助系統可透過下述之應用方法，達到個人化輔助步態學習之目的，進而得以達到神經發展治療之效果： 請接續參閱圖4，其係本發行之一實施例之應用方法流程圖，如圖所示，本實施例之應用方法包含步驟如下：步驟S20：將至少一連動單元設置於使用者之至少一位點；步驟S21：使用者開始跨步，且至少一動作偵測模組偵測使用者之肢體變化並產生至少一動作特徵訊息；步驟S22：一控制模組接收該至少一動作特徵訊息，並經演算後產生一控制訊號，再將該控制訊號傳輸至至少一驅動模組之一馬達驅動器；步驟S23：該至少一驅動模組之該馬達驅動器接收該控制訊號後將其轉換為該馬達驅動訊號，該馬達驅動訊號被傳輸至該馬達以驅動該馬達產生該作用力；步驟S24：該馬達藉由該作用力致動該至少一連動單元，且該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點而致使使用者自主擺動或旋轉，藉此引導使用者執行步態反應；步驟S25：該至少一動力量測模組於使用者接受步態輔助的同時量測該至少一連動單元之動力變化以產生該至少一動力特徵訊息，該至少一動力特徵訊息被即時回授至該控制模組以同步執行該馬達演算法，經該馬達演算法運算後產生該另一控制訊號，且該另一控制訊號包含該作用力之執行時機資訊、力道大小資訊、該作用力之持續時間資訊及該至少一位點中需被帶動之位點資訊；以及步驟S26：該馬達驅動器及該馬達依據該另一控制訊號產生該作用力並致動該至少一連動單元，以於使用者執行步態反應前，由該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點以致使使用者自主擺動或旋 轉，因此使用者得以即時接受引導以執行正確之步態反應。
於本實施例中，使用者係先如步驟S20所述，將該連動單元設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之位點，該連動單元可為一彈性腰帶，於設置該連動單元時，係將該連動單元設置於骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合，以於關鍵點提供正確之作用力，進一步而言，該連動單元得以對腰部後薦椎區域提供向前的力道，並朝使用者骨盆區域之切線方向施力，進而帶動骨盆區域及/或腰部後薦椎區域自主性向前或者轉動，且當該連動單元對肢段遠端點施力時，由於肢段遠端點係距離關節點力臂較長之處，因而能引導使用者之上肢或下肢自主性擺動，再者，當該連動單元對肌腹施力時，則可刺激使用者之肌肉收縮。
接著，如步驟S21所述，使用者開始執行跨步動作，此時，該動作偵測模組即透過光學訊號或慣性感側開始偵測使用者之肢體變化，並經該動作偵測模組分析後將肢體變化定義為該至少一動作特徵訊息，該動作偵測模組可依據需求包含一影像擷取單元、一體感單元、一距離偵測單元、一距離掃描單元、一慣性感測單元或其任意之組合，經分析後所產生之該至少一動作特徵訊息則可包含站立期(stance phase)持續時間、擺盪期(swing phase)持續時間、雙腳支撐期(double support phase)持續時間、腳跟著地(Heel Strike)時間、腳踩平期(Foot Flat)時間、腳跟離地(Heel off)時間、腳趾離地(Toe off)時間、腳部著地順序、髖關節角度、膝關節角度、骨盆關節方位、踝關節角度、單位時間行走步數、單位時間行走距離、健側步長、患側步長、跨步長、步寬、足偏角、步態對稱性、重心轉移狀態、軀幹趨向性、同側站立期和擺盪期之比例、左右側 站立期和擺盪期之比例、站立期間各分期所佔時間百分比、支撐底面積(Base of support)或其任意之組合。
接著，如步驟S22至步驟S24所述，由該控制模組接收該至少一動作特徵訊息後加以運算，經運算後可進一步產生該控制訊號，並將該控制訊號傳輸至該驅動模組，該驅動模組之該馬達驅動器於接收該控制訊號後即將之轉換為該馬達驅動訊號以驅動該馬達產生該作用力，該馬達藉由該作用力以致動該連動單元，此時，該連動單元即可帶動使用者之該至少一位點，而由於使用者之該至少一位點受帶動時，可誘發使用者自主性擺動、轉動或肌肉收縮，進而誘發使用者自主性做出步態反應。
最後，如步驟S25所述，使用者執行步態反應之時，該至少一動力量測模組可即時地量測該至少一連動單元之動力變化，並將該至少一動力特徵訊息回傳至該控制模組，已能同步進行該馬達演算法；其目的係在於隨時依據使用者之步態狀態即時調整該連動單元之施力條件，包括：該連動單元對使用者之施力時機點、施力力道大小、持續的時間或增加/減少身體須受到帶動的位點，一來可避免該連動單元對使用者施力過度而發生危險，二來，在符合使用者步態需求之下循環進行步態輔助，可提供使用者較精確之感覺輸入，使使用者透過感覺認知及認知處理而誘發其自主性控制下肢以對應執行步態反應，如此透過該系統之該連動單元持續引導以達到下肢控制及肌肉控制再學習之目的，並達到神經發展治療之效果。
此外，本發明之步態學習輔助系統可用以模擬復健治療師之治療手段，並將其紀錄並儲存於系統之中，以作為個人化步態學習之輔助模式，請參閱圖5，其係本發明之一實施例之應用方法流程圖，如圖所示，該應 用方法之步驟係包含：步驟S30：將至少一連動單元設置於使用者之至少一位點；步驟S31：使用者開始跨步並同時接受施力於使用者之該至少一位點之一步態輔助；步驟S32：該至少一動作偵測模組感測使用者於接受該步態學習輔助時之肢體變化，經分析後產生該至少一動作特徵訊息並紀錄，且該至少一動力量測模組量測使用者於接受該步態學習輔助時，該至少一連動單元之動力變化，經分析後產生該至少一動力特徵訊息並紀錄；以及步驟S33：重複前述兩步驟至少2個循環以收集該步態輔助對使用者之施力資訊，並定義為該至少一動作特徵訊息及至少一動力特徵訊息儲存於該系統之中，以建立一步態學習指令。
於本實施例之步驟S30及步驟S31中，該步態輔助是為了於正確的時機點，在使用者之軀幹步行關鍵點提供正確的感覺刺激，以引導使用者動作誘發以及肌肉收縮，進而作出正確的步態反應，達到神經發展治療之效果；進一步而言，該步態輔助可以是復健治療師對使用者實施之一手動復健，且該手動復健可包含推力、拉力、阻力、支撐力、拍力或碰觸力，且該手動復健實施之位置則可包含使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合，又，由於該連動單元係與該至少一動力量測模組連接，並設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之該至少一位點，如此當使用者接受施力於使用者之該至少一位點之該步態輔助時，即可透過該至少一動力量測模組精確地量測該至少一連動單元因施力於使用者而產生的動力變化，包括：力 道、時間以及位置的變化，如此，該系統即可透過該至少一動作偵測模組及該至少一動力量測模組同時對使用者於接受該步態輔助時所產生之肢體變化及以及連動單元之動力變化，並經分析後將其定義為該至少一動作特徵訊息及該至少一動力特徵訊息以建立該步態學習指令，而後紀錄並儲存於該系統中，並可透過該系統執行該步態學習指令以再次實現復健治療師之手動復健，以達到模擬復健治療師之手動復健之目的，進而能提供一個輔助或取代復健治療師之策略。
以下，以具體實施之範例作為此發明之組織技術內容、特徵及成果之闡述之用，並可據以實施，但本發明之保護範圍並不以此為限。
實施例1：動作偵測模組
於本發明之一實施例中，動作偵測模組係以光學原理為基礎之影像感測裝置，此影像感測裝置可以是一主動式捕捉系統，其係於使用者之軀幹關鍵部位貼上主動式光球，此些關鍵點部位可包含腰關節的四邊、左右大腿、左右膝蓋、左右小腿、左右腳踝、左右腳間或左右腳跟，並透過動作偵測儀(如VZ4000)即時感測使用者任何的肢體變化，接著動作偵測模組即可分析所感測知肢體變化並定義為動作特徵訊息以紀錄於系統中，或者傳輸至控制模組以運行步態學習輔助。
實施例2：懸吊式暨輪步式步態學習輔助系統
請參閱圖6，其係本發明之一實施例之系統示意圖；於本實施例中，一步態學習輔助系統20係包含一主體200、至少一動作偵測模組210、一控制模組220、一驅動模組230及一動力量測模組240，該驅動模組230更包含一馬 達驅動器(未圖示)、一馬達(未圖示)及一彈性腰帶231，於本實施例中，該彈性腰帶231支撐使用者之腰部後側薦椎區域並包覆使用者之骨盆區域，但此彈性腰帶設置位置可包含肢段遠端點、肌腹或其任意之組合，不以此為限；該至少一動作偵測模組210偵測使用者之肢體變化，並經該控制模組220分析後獲得動作特徵訊息及控制訊號(未圖示)，藉以透過該驅動模組230致動該彈性腰帶231以帶動使用者，使用者因該彈性腰帶231之帶動而產生肢體自主性擺動或轉動，進而對應產生步態反應，於此同時，該動力量測模組240即時量測該彈性腰帶231因帶動使用者而產生的力道、作動時間或位置等變化，並同步將此些變化回授到該控制模組220，經該控制模組220分析後獲得動力特徵訊息及另一控制訊號(未圖示)，此另一控制訊號可包含時機點、力道大小、力道持續時間或使用者需被帶動之位點等資訊，如此，即可於使用者接受輔助後產生步態反應的同時，即時調整該彈性腰帶231帶動使用者之時機點、力道大小、力道持續時間，亦能即時調整哪些使用者之位點將被帶動，因而能如復健師進行復健時可隨時依據使用者反饋的肢體狀態而調整復健的力道、持續時間及位置，進而達到模擬復健師之復健手法。
於本實施例中，該步態學習輔助系統20更包含一移動單元250，如此，使用者接受該系統之步態輔助而執行步態反應時，得以減少其步行之阻力，以對肢體控制能力較差之使用者群組提供一個初始步態訓練之系統，進而使本發明之步態學習輔助系統得以符合各種損傷程度之使用者；又，該步態學習輔助系統20進一步更包含一穿戴單元260，如此，得以於使用者接受該系統之步態輔助時提供一懸吊支撐力以提供保護機制，避免使用者於學習跨步過程中，因重心不穩而傾倒。
實施例3：移動式步態學習輔助系統
請參閱圖7，其係本發明之一實施例之系統示意圖；於本實施例中，一步態學習輔助系統30係包含一主體300、一動作偵測模組310、一控制模組320、一驅動模組330、一動力量測模組340及一移動單元350，該驅動模組330更包含一馬達驅動器(未圖示)、一馬達(未圖示)及一連動單元331，該連動單元331可帶動使用者之腰部轉動，並進一步帶動軀體擺動，此連動單元亦可設置於肢段遠端點、肌腹或其任意之組合，不以此為限；本實施例與圖6實施例之差別在於該移動單元350之實施方式，其係設置輪子於該系統30之該主體300之下，以使得該系統30可隨使用者行走而移動，以能更貼進步行時的肢體施力，以提升使用者自主學習步態之效果；其餘部分則如圖6實施例之作動原理相同，如此不再贅述。
實施例4：懸吊式暨移動式步態學習輔助系統
請參閱圖8，其係本發明之一實施例之系統示意圖；本實施例與圖6及圖7實施例之差別在於，本實施例進一步更包含一支撐單元450，如此，得以於使用者接受該系統之步態輔助時提供一支撐力以提供保護機制，避免使用者於學習跨步過程中，因重心不穩而傾倒；其餘部分則如圖6及圖7實施例之作動原理相同，如此不再贅述。
綜合本所明書所闡述之技術內容，本發明所提供之步態學習輔助系統，可透過該至少一動作偵測模組、設置該至少一連動單元於使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合及該動力量測模組共同運作下，模擬復健治療師之復健手段，以能藉由該系統再現復健治療師之復健手段，達成輔助或取代復健師手動治療之目的，進而可望達到減輕 復健師人力負擔之效果；此外，設置於使用者骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點或肌腹之該至少一連動單元，依據該至少一動作偵測模組所產生之該至少一動作特徵訊息及該控制單元產生之該控制訊號，得以於正確的時機點對使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點或肌腹施力，以能給予此些部位神經刺激，引導使用者之肢體自主擺動或轉動，並誘發使用者自主性肌肉收縮以能執行步態動作，如此循環運作而達到引導使用者透過大腦重新學習肌肉控制及跨步動作之目的，以達成神經發展治療之功效；最後，該步態學習輔助系統之該至少一動力量測模組更可於使用者執行步態反應的同時量測其該至少一連動單元之動力變化，並即時地將產生之該至少一動力特徵訊息回饋至該控制模組，以即時調整該連動單元作用於使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點或肌腹之時機點、力道大小、力道持續時間或需施力的位點，達到即時因應使用者之跨步狀態以調整系統運作參數之目的，除可避免該連動單元過度施力而導致危險，亦可隨時調整輔助之力道以提供更精確的感覺輸入給使用者，提升該系統對於引導及誘發使用者自主學習跨步動作之效力；綜上所述，本發明確實解決目前復健醫學臨床上尚未克服之問題，並提供一新穎且可行之策略。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。
10‧‧‧步態學習輔助系統
100‧‧‧主體
110‧‧‧動作偵測模組
120‧‧‧控制模組
130‧‧‧驅動模組
131‧‧‧馬達驅動器
132‧‧‧馬達
133‧‧‧連動單元
140‧‧‧動力量測模組

Claims (19)

  1. 一種步態學習輔助系統，其係用於引導使用者進行步態學習，該輔助系統係包含：一主體，其係設置於該系統之任意位置；至少一動作偵測模組，其係設置於該系統之任意位置，用以偵測並記錄使用者之肢體變化以產生至少一動作特徵訊息；一控制模組，係設置於該主體上，並與該至少一動作偵測模組通訊連接，該控制模組係接收該至少一動作特徵訊息，並依據該至少一動作特徵訊息經運算後產生一控制訊號；至少一驅動模組，係設置於該主體上，並與該控制模組電性連接，其包含：一馬達驅動器，係與該控制模組電性連接，用以接收該控制模組之該控制訊號並將其轉換為一馬達驅動訊號；一馬達，係與該馬達驅動器電性連接，用以接收該馬達驅動器所產生之該馬達驅動訊號並對應產生一作用力；及至少一連動單元，係連接於該馬達，並設置於可致使使用者之肢體自主擺動或轉動之至少一位點，該連動單元接收該馬達之該作用力以帶動使用者之該至少一位點，使用者之肢體基於該至少一位點受到帶動而自主擺動或轉動，而因應產生步態反應；至少一動力量測模組，其係連接於該驅動模組之該至少一連動單元，且與該控制模組通訊連接，其量測該至少一連動單元之動力變化以產生至少一動力特徵訊息，該至少一動力特徵訊息被即時回授至該 控制模組以同步執行一馬達演算法，經該馬達演算法運算後產生另一控制訊號，且該另一控制訊號包含該馬達之該作用力之執行時機資訊、力道大小資訊、該作用力之持續時間資訊或該至少一位點中需被帶動之位點資訊，接著再由該馬達驅動器接收該另一控制訊號，且由該馬達對應產生該作用力，再由該連動單元受該作用力之連動而施力於需被帶動之該至少一位點，藉以即時地引導使用者執行正確的步態反應；以及一移動單元，其係設置於該系統之任意位置，用以使該系統隨使用者步行而移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其更包含一穿戴單元，其係設置於該系統之任意位置，用以維持使用者之站立姿勢。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其更包含一支撐單元，以對使用者產生一下肢支撐力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該連動單元係一彈性腰帶。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該至少一動作偵測模組係包含一影像擷取單元、一體感單元、一距離偵測單元、一距離掃描單元、一慣性感測單元或其任意之組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該至少一動作特徵訊息係包含站立期(stance phase)持續時間、擺盪期(swing phase)持續時間、雙腳支撐期(double support phase)持續時間、腳跟著地(Heel Strike)時間、腳踩平期(Foot Flat)時間、腳 跟離地(Heel off)時間、腳趾離地(Toe off)時間、腳部著地順序、髖關節角度、膝關節角度、骨盆關節方位、踝關節角度、單位時間行走步數、單位時間行走距離、健側步長、患側步長、跨步長、步寬、足偏角、步態對稱性、重心轉移狀態、軀幹趨向性、同側站立期和擺盪期之比例、左右側站立期和擺盪期之比例、站立期間各分期所佔時間百分比、支撐底面積(Base of support)或其任意之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該至少一動力量測模組係包含一距離偵測單元、一距離掃描單元、一角度量測單元、一壓力感測單元或其任意之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該至少一動力特徵訊息係包含力道大小、力道持續時間、施力位置或其任意之組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該控制單元包含一接收單元、一處理單元及一傳輸單元。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之步態學習輔助系統，其中該接收單元係用以接收該至少一動作特徵訊息或該至少一步態特徵訊息，該處理單元係用以依據該接收單元所接收之該至少一動作特徵訊息或該至少一步態特徵訊息進行運算以獲得該控制訊號及該另一控制訊號，該傳輸單元則係用以將該控制訊號傳輸至該馬達驅動器。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之步態學習輔助系統，其中該處理單元係用以執行該馬達控制演算法，該馬達控制演算法係包含：設定一馬達之一初始作用力； 判斷一腳跟是否著地；判斷該腳跟之著地點是否位於另一腳跟之前方；再次判斷該腳跟是否著地；以及產生另一該控制訊號。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該馬達驅動訊號係電壓、電流、頻率或波寬。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之步態學習輔助系統，其中該至少一位點係包含骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合。
  14. 一種步態學習輔助系統之應用方法，其係使用申請專利範圍第1項至第13項所述之步態學習輔助系統，用以引導使用者進行步態學習，該應用方法係包含步驟：將該至少一連動單元設置於使用者之該至少一位點；使用者開始跨步，且該至少一動作偵測模組偵測使用者之肢體變化並產生該至少一動作特徵訊息；該控制模組接收該至少一動作特徵訊息，並經演算後產生該控制訊號，再將該控制訊號傳輸至該至少一驅動模組之該馬達驅動器；該至少一驅動模組之該馬達驅動器接收該控制訊號後將其轉換為該馬達驅動訊號，該馬達驅動訊號被傳輸至該馬達以驅動該馬達產生該作用力；該馬達藉由該作用力致動該至少一連動單元，且該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點而致使使用者自主擺動或旋轉，藉此引導使用者執行步態反應； 該至少一動力量測模組於使用者接受步態輔助的同時量測該至少一連動單元之動力變化以產生該至少一動力特徵訊息，該至少一動力特徵訊息被即時回授至該控制模組以同步執行該馬達演算法，經該馬達演算法運算後產生該另一控制訊號，且該另一控制訊號包含該作用力之執行時機資訊、力道大小資訊、該作用力之持續時間資訊或該至少一位點中需被帶動之位點資訊；以及該馬達驅動器及該馬達依據該另一控制訊號產生該作用力並致動該至少一連動單元，以於使用者執行步態反應前，由該至少一連動單元帶動使用者之該至少一位點以致使使用者自主擺動或旋轉，因此使用者得以即時接受引導以執行正確之步態反應。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之應用方法，其中於該控制模組執行該馬達控制演算法之步驟中，該馬達控制演算法係包含：設定該馬達之該初始作用力；判斷該腳跟是否著地；判斷該腳跟之著地點是否位於該另一腳跟之前方；再次判斷該腳跟是否著地；以及產生另一該控制訊號。
  16. 一種步態學習輔助系統之應用方法，其係使用申請專利範圍第1項至第13項所述之步態學習輔助系統，用以模擬復健治療師之治療手段，並將其紀錄並儲存於系統之中，以作為個人化步態學習之輔助模式，該應用方法係包含步驟：將該至少一連動單元設置於使用者之該至少一位點； 使用者開始跨步並同時接受施力於使用者之該至少一位點之至少一步態輔助；該至少一動作偵測模組感測使用者於接受該步態學習輔助時之肢體變化，經分析後產生該至少一動作特徵訊息並紀錄，且該至少一動力量測模組量測使用者於接受該步態學習輔助時，該至少一連動單元之動力變化，經分析後產生該至少一動力特徵訊息並紀錄；以及重複前述兩步驟至少2個循環以收集該步態輔助對使用者之施力資訊，並定義為該至少一動作特徵訊息及至少一動力特徵訊息儲存於該系統之中，以建立一步態學習指令。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之應用方法，其中該步態輔助係復健治療師對使用者實施之一手動復健。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之應用方法，其中該手動復健包含推力、拉力、阻力、支撐力、拍力或碰觸力。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之應用方法，其中該手動復健之實施位置包含使用者之骨盆區域、腰部後側薦椎區域、肢段遠端點、肌腹或其任意之組合。
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