CN117679222A - 假腿坐立模式控制方法、控制装置及智能假腿 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种假腿坐立模式控制方法、控制装置及智能假腿。本发明公开的假腿坐立模式控制方法包括：检测用户的坐下意图；若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。本发明技术方案，提升了智能假腿的灵敏性进而提高了用户使用智能假腿时的舒适度。

Description

假腿坐立模式控制方法、控制装置及智能假腿

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别涉及一种假腿坐立模式控制方法、控制装置及智能假腿。

背景技术

由于疾病、交通事故、工伤、自然灾害等因素，大腿截肢患者的人数不断增加，对患者家庭及社会造成了很大的负担，通过安装假肢可以使得大腿截肢患者恢复行动能力。然而，由于假肢不够根据用户的意图调整假腿膝关节的阻尼值，使得用户在使用时不够灵活，容易降低用户的使用舒适度，而在用户做坐下动作时，不能实时调整阻尼值可能因阻尼值较大使得用户坐下动作僵硬或阻尼值较小使得膝关节支撑力不足而容易摔跤。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种假腿坐立模式控制方法、控制装置及智能假腿，旨在提升假肢的灵敏性以提高用户舒适度。

为实现上述目的，本发明提出一种假腿坐立模式控制方法，所述假腿坐立模式控制方法包括：检测用户的坐下意图；若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

在一些实施例中，所述检测用户的坐下意图包括：控制所述假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，所述运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；若所述小腿部的角度保持在所述小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且所述大腿部的角度超过所述大腿部直立状态对应的预设角度，且所述大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

在一些实施例中，所述假腿坐立模式控制方法还包括：当用户正在做坐下动作时，将所述膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在一些实施例中，所述将膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力，包括：通过所述膝关节的阻力装置调小第一阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在一些实施例中，所述将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力，包括：通过所述膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

本发明进一步提出一种控制装置，包括：检测模块，用于检测用户的坐下意图；第一调节模块，用于若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

在一些实施例中，所述检测模块包括：第一动作采集单元，用于控制所述假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，所述运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；坐下意图确定单元，用于若所述小腿部的角度保持在所述小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且所述大腿部的角度超过所述大腿部直立状态对应的预设角度，且所述大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

在一些实施例中，所述控制装置还包括：第二调节模块，用于当用户正在做坐下动作时，将所述膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在一些实施例中，所述第一调节模块包括：阻尼调整单元，用于通过所述膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

本发明进一步还提出一种智能假腿，包括假腿本体、阻力装置和处理器，所述阻力装置设于所述假腿本体的膝关节中，所述处理器用于上述实施例所述的假腿坐立模式控制方法。

本发明技术方案中，通过控制假腿的接受腔和膝关节中的动作采集模块分别采集大腿部和小腿部的运动数据，并根据大腿部和小腿部的运动数据中的角度变化数据及角速度变化数据判断用户的坐下意图，若用户正在做坐下动作，则通过调大膝关节的阻力装置的第二阻尼系数以将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力，使得用户在做坐下动作时，膝关节能够提供足够的支撑力，从而可以通过用户的坐下意图调整阻尼系数来调节膝关节的弯曲阻力，使得假腿能够灵活调节，进而提高用户使用舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的假腿坐立模式控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的检测用户坐下意图的流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的假腿坐立模式控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的调节伸展阻力的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的调节弯曲阻力的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的控制装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的智能假腿的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种假腿坐立模式控制方法。

请参阅图1，本申请实施例中的假腿坐立模式控制方法包括：

步骤S10，检测用户的坐下意图；

步骤S20，若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

在步骤S10中，可以通过多种方式检测用户的坐下意图来判断用户是否做坐下动作，从而可以切换假腿的控制模式。例如，在本实施例中，可以在假腿的脚部及腿管部设置压力传感器，通过传感器检测压力变化从而检测用户是否坐下；也可以在座椅或轮椅设置传感器，检测压力变化从而检测用户是否坐下；还可以通过在假腿的大腿部接受腔设置肌电信号线，通过假腿的主控组件与肌电信号线连接判断用户大腿的屈伸信号，以判断大腿的运动状态，从而判断用户的意图。当用户穿戴使用本申请实施例中的假腿时，若假腿检测到用户正在做坐下动作，则可以将假腿从站立模式切换为坐立模式。

在步骤S20中，通过步骤S10中检测到的用户的坐下意图，若检测到用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力；可以理解，当用户正在做坐下动作时，假腿从站立模式切换为坐立模式，从而将假腿的膝关节的弯曲阻力从站立模式对应的弯曲阻力切换为坐立模式对应的预设弯曲阻力，其中，预设弯曲阻力可以根据用户的喜好和体重进行适配。例如，若用户喜欢较稳健，可以在安全范围内将预设弯曲阻力设置相对较大，若用户喜欢更灵活，可以在安全范围内将预设弯曲阻力设置相对较小。

需要说明的是，本申请实施例中的膝关节能够弯曲，以便于用户的行走或坐下动作的实现，其中，膝关节的弯曲阻力可以在用户实现坐下动作时能够给用户提供支撑力，可以理解的是，在膝关节的弯曲阻力越大，其为用户提供的支撑力越强。

本实施例的假腿坐立模式控制方法中，用户穿戴本实施例中的假腿活动时，通过检测用户的坐下意图，可以实时切换假腿的控制模式对应的假腿中膝关节的弯曲阻力，使得假腿在使用时更加灵敏，从而可以提高用户的使用舒适度。

请参阅图2，在一些实施例中，检测用户的坐下意图(步骤S10)包括：

步骤S11，控制假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；

步骤S12，若小腿部的角度保持在小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且大腿部的角度超过大腿部直立状态对应的预设角度，且大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

在步骤S11中，可以通过控制假腿的接收腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，从而可以根据采集到的运动数据判断用户的坐下意图。其中，动作采集模块可以是IMU(Inertial Measurement Unit)，即惯性测量单元，是一种用于测量和跟踪物体姿态(如方向,角度和速度)的传感器，IMU中包含多种测量单元，包括加速度计、陀螺仪和磁力计等。本申请实施例中的假腿的接收腔可以与用户的大腿部适配贴合，从而可以通过接受腔内的动作采集模块采集用户大腿部的运动数据。例如，当用户处于直立状态时，接受腔内的动作采集模块采集到用户大腿部的角度数据为0度，而当接受腔内的动作采集模块采集到用户大腿部的角度数据变化为45度时，判断用户正在做坐下动作。

在步骤S12中，根据步骤S11采集到的运动数据，可以判断小腿部的状态和大腿部的状态，若小腿部的角度保持在小腿部直立状态对应的预设角度范围，例如小腿部的角度保持在-3度到8度的范围内不变或波动，则判定小腿部处于直立状态；且大腿部的角度超过大腿部直立状态对应的预设角度，且大腿部的角速度超过预设角速度时，则判断大腿部正做向下动作，从而可以判定用户正在做坐下动作。其中，大腿部直立状态对应的预设角度和预设角速度可以在一定范围内不变或波动，当大腿部超过该角度范围或角速度范围则判定大腿部正在做向下动作，进而可以判断用户正在做坐下动作。

请参阅图3，在一些实施例中，假腿坐立模式控制方法还包括：

步骤S30，当用户正在做坐下动作时，将膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在步骤S30中，当用户正在做坐下动作时，将膝关节的伸展阻力从站立模式调整至坐立模式对应的预设伸展阻力，使得用户在坐下后，小腿部可以更灵活地自由摆动，从而使得用户在坐下后能够非常地放松，进而提高用户的使用舒适度。另外，当用户后续实现站起动作时，能够更加轻松。

本申请实施例中的膝关节可以包括阻力装置和关节组件，阻力装置和关节组件通过活塞杆连接，活塞杆的一端连接于关节组件的转轴的中间位置，活塞杆的另一端竖直连接于阻力装置。其中，阻力装置包括驱动电机和液压缸，液压缸位于驱动电机的上方，即可以理解，活塞杆的一端与液压缸连接。需要说明的是，驱动电机分为第一驱动电机和第二驱动电机，即液压缸下方并排分布有两个驱动电机，分别控制伸展阻力和弯曲阻力。当用户做坐下动作时，大腿部向下压的过程中，阻力装置中的驱动电机可以驱动阻力装置中的调节阀调节对应的弯曲阻力和伸展阻力，再通过活塞杆传动可以调节转轴的转动速度，从而可以切换假腿的控制模式，如将假腿从站立模式切换为坐立模式。

请参阅图4，在一些实施例中，将膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力(步骤S30)包括：

步骤S31，通过膝关节的阻力装置调小第一阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在步骤S31中，通过调节液压缸中油路结构中的油量可以达到调节对应阻尼系数的目的。本申请实施例中的液压缸分别设有与第一驱动电机和第二驱动电机对应连接设置的第一拨杆和第二拨杆，第一拨杆和第二拨杆分别对应连接第一调节阀和第二调节阀，则可以通过第一驱动电机驱动液压缸上与第一驱动电机连接的第一拨杆，从而带动液压缸内的第一调节阀转动，以调节液压缸中第一调节阀对应油路中的油量，进而可以实现调小第一阻尼系数以将站立模式对应的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。如此，可以使得用户坐下后能够更轻松的活动小腿部。

请参阅图5，在一些实施例中，将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力(步骤S20)包括：

步骤S21，通过膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

在步骤S21中，可以通过第二驱动电机驱动液压缸上与第二驱动电机连接的第二拨杆，从而带动调节第二阻尼系数的第二调节阀转动，以调节液压缸中第二调节阀对应油路中的油量，进而可以实现调大第一阻尼系数以将站立模式对应的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。其中，站立模式对应的弯曲阻力小于坐立模式对应的预设弯曲阻力，需要说明的是，弯曲阻力越大，膝关节的转轴转动越缓慢，以为用户实现坐下动作时提供足够的支撑力，使得用户能够缓慢坐下，避免用户摔跤。

在一些实施例中，膝关节的转轴端部设有角度传感器，当角度传感器检测到膝关节的角度持续增大至预设极限坐立角度时，膝关节的转轴抵触限位件，以停止膝关节的弯曲动作，从而可以避免膝关节弯曲过大而容易摔跤，或后续站起时不容易实现站起动作。其中，角度传感器可以设置在转轴的其中一个端部。

请参阅图6，本发明进一步提出一种控制装置100。

本申请实施例中的控制装置100包括检测模块10和第一调节模块20，其中：

检测模块10，用于检测用户的坐下意图；

第一调节模块20，用于若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

在一些实施例中，检测模块10包括第一动作采集单元和坐下意图确定单元，其中：

第一动作采集单元，用于控制假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；

坐下意图确定单元，用于若小腿部的角度保持在小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且大腿部的角度超过大腿部直立状态对应的预设角度，且大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

在一些实施例中，控制装置100还包括第二调节模块30，第二调节模块30用于当用户正在做坐下动作时，将膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在一些实施例中，第一调节模块20包括阻尼调整单元，阻尼调整单元用于通过膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力；以及用于通过膝关节的阻力装置调小第一阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

在一些实施例中，膝关节的转轴端部设有角度传感器，控制装置100还可以包括阻止模块，阻止模块用于当检测到膝关节的角度持续增大至预设极限坐立角度时，膝关节的转轴抵触限位件，以阻止膝关节的弯曲动作。

请参阅图7，本发明进一步还提出一种智能假腿200，包括假腿本体210、阻力装置和处理器220，阻力装置设于假腿本体210的膝关节中，处理器用于实现上述实施例的假腿坐立模式控制方法。该假腿坐立模式控制方法的具体步骤参照上述实施例，由于本智能假腿200采用了上述假腿坐立模式控制方法所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种假腿坐立模式控制方法，其特征在于，包括：

检测用户的坐下意图；

若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

2.根据权利要求1所述的假腿坐立模式控制方法，其特征在于，所述检测用户的坐下意图，包括：

控制所述假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，所述运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；

若所述小腿部的角度保持在所述小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且所述大腿部的角度超过所述大腿部直立状态对应的预设角度，且所述大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

3.根据权利要求1所述的假腿坐立模式控制方法，其特征在于，所述假腿坐立模式控制方法还包括：

当用户正在做坐下动作时，将所述膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

4.根据权利要求3所述的假腿坐立模式控制方法，其特征在于，所述将膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力，包括：

通过所述膝关节的阻力装置调小第一阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

5.根据权利要求1所述的假腿坐立模式控制方法，其特征在于，所述将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力，包括：

通过所述膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

6.一种控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测用户的坐下意图；

第一调节模块，用于若用户正在做坐下动作，则将假腿的膝关节的弯曲阻力调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第一动作采集单元，用于控制所述假腿的接受腔和膝关节的动作采集模块采集大腿部和小腿部的运动数据，所述运动数据包括角度变化数据及角速度变化数据；

坐下意图确定单元，用于若所述小腿部的角度保持在所述小腿部直立状态对应的预设角度范围内，且所述大腿部的角度超过所述大腿部直立状态对应的预设角度，且所述大腿部的角速度超过预设角速度时，则判定用户正在做坐下动作。

8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：

第二调节模块，用于当用户正在做坐下动作时，将所述膝关节的伸展阻力调整至坐立模式对应的预设伸展阻力。

9.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第一调节模块包括：

阻尼调整单元，用于通过所述膝关节的阻力装置调大第二阻尼系数以调整至坐立模式对应的预设弯曲阻力。

10.一种智能假腿，其特征在于，包括假腿本体、阻力装置和处理器，所述阻力装置设于所述假腿本体的膝关节中，所述处理器用于实现权利要求1至5任一项所述的假腿坐立模式控制方法。