輔助扭矩設(shè)置方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】
[00011 本申請(qǐng)要求于2014年12月26日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0190782號(hào)韓 國(guó)專利申請(qǐng)以及于2015年9月21日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2015-0133395號(hào)韓國(guó)專 利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用全部合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 示例實(shí)施例涉及輔助扭矩設(shè)置的方法和/或被配置為執(zhí)行所述方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著快速老齡化社會(huì)的來(lái)臨，許多人可能正由于關(guān)節(jié)問(wèn)題而經(jīng)受不便和疼痛。因 此，對(duì)能夠使具有關(guān)節(jié)問(wèn)題的老年人或患者行走更輕松的行走輔助設(shè)備的興趣日益增長(zhǎng)。 此外，用于加強(qiáng)人體的肌肉力量的行走輔助設(shè)備可用于軍事目的。
[0004]通常，行走輔助設(shè)備可包括置于用戶軀干上的身體框架、結(jié)合到身體框架下側(cè)以 覆蓋用戶骨盆的骨盆框架(pelvic frame)、置于用戶大腿上的股骨框架(femoral frame)、 置于用戶小腿上的小腿肚框架（sural frames)和置于用戶腳上的足框架(pedial frame) 〇 骨盆框架和股骨框架可通過(guò)髖關(guān)節(jié)部可旋轉(zhuǎn)地連接，股骨框架和小腿肚框架可通過(guò)膝關(guān)節(jié) 部可旋轉(zhuǎn)地連接，和/或小腿肚框架和足框架可通過(guò)踝關(guān)節(jié)部可旋轉(zhuǎn)地連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -些示例實(shí)施例涉及輔助扭矩設(shè)置設(shè)備。
[0006] 在一些示例實(shí)施例中，所述設(shè)備可包括:步行數(shù)據(jù)接收器，被配置為接收用戶的步 行數(shù)據(jù);平穩(wěn)輔助扭矩設(shè)置器，被配置為使用基于步行數(shù)據(jù)計(jì)算的至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值 設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩;基本輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置與用戶的步行運(yùn)動(dòng) 相應(yīng)的基本輔助扭矩;最終輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于平穩(wěn)輔助扭矩和基本輔助扭矩 設(shè)置最終輔助扭矩。
[0007] 平穩(wěn)輔助扭矩設(shè)置器可包括:指標(biāo)評(píng)估器，被配置為基于步行數(shù)據(jù)計(jì)算所述至少 一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值;權(quán)重計(jì)算器，被配置為基于評(píng)估值與和所述至少一個(gè)指標(biāo)相應(yīng)的閾值 之間的差計(jì)算所述至少一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;平穩(wěn)輔助扭矩計(jì)算器，被配置為通過(guò)將權(quán)重應(yīng)用 于與所述至少一個(gè)指標(biāo)相應(yīng)的初始平穩(wěn)輔助扭矩來(lái)計(jì)算平穩(wěn)輔助扭矩。
[0008] 所述至少一個(gè)指標(biāo)可包括以下項(xiàng)中的至少一個(gè):指示用戶的兩條腿之間的對(duì)稱度 的步行對(duì)稱性、用戶的復(fù)步長(zhǎng)度、用戶的復(fù)步寬度、指示地面與用戶的腳之間的間距的腳間 隙、指示腳向地面下降的速度的著地速度和行走比。
[0009] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為:基于復(fù)步對(duì)步行數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并基于分類的步行數(shù)據(jù) 計(jì)算所述至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值。
[0010] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為：將評(píng)估值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并基于所述至少一個(gè)指 標(biāo)確定用戶的步行是否平穩(wěn)。
[0011] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為:估計(jì)步行數(shù)據(jù)中用戶的左髖關(guān)節(jié)角的軌跡與右髖關(guān)節(jié)角 的軌跡之間的相似度，并將相似度確定為步行對(duì)稱性的評(píng)估值。
[0012] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為:基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)估計(jì)用戶的左髖關(guān)節(jié)角的軌跡 與右髖關(guān)節(jié)角的軌跡之間的相似度。
[0013] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為:通過(guò)計(jì)算步行數(shù)據(jù)中左髖關(guān)節(jié)角范圍的平均值與右髖關(guān) 節(jié)角范圍的平均值來(lái)針對(duì)多個(gè)復(fù)步估計(jì)平均復(fù)步長(zhǎng)度，并將平均復(fù)步長(zhǎng)度確定為復(fù)步長(zhǎng)度 的評(píng)估值。
[0014] 指標(biāo)評(píng)估器可被配置為:針對(duì)多個(gè)復(fù)步從步行數(shù)據(jù)提取左髖關(guān)節(jié)的最大彎曲角和 右髖關(guān)節(jié)的最大彎曲角;將左髖關(guān)節(jié)的最大彎曲角和右髖關(guān)節(jié)的最大彎曲角確定為腳間隙 的評(píng)估值。
[0015] 權(quán)重計(jì)算器可被配置為:通過(guò)對(duì)評(píng)估值與閾值之間的差進(jìn)行歸一化來(lái)計(jì)算權(quán)重。
[0016] 權(quán)重計(jì)算器可被配置為:將"0"設(shè)置為指標(biāo)評(píng)估器確定用戶的步行平穩(wěn)的指標(biāo)的 權(quán)重。
[0017] 平穩(wěn)輔助扭矩計(jì)算器可被配置為:基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置初始平穩(wěn)輔助扭矩。
[0018] 平穩(wěn)輔助扭矩計(jì)算器可被配置為:基于步行數(shù)據(jù)中左髖關(guān)節(jié)角的軌跡與右髖關(guān)節(jié) 角的軌跡之間的差設(shè)置用于步行對(duì)稱性的初始平穩(wěn)輔助扭矩。
[0019] 平穩(wěn)輔助扭矩計(jì)算器可被配置為:基于步行數(shù)據(jù)中左髖關(guān)節(jié)角的軌跡和右髖關(guān)節(jié) 角的軌跡提取用戶的左腿和右腿相交的相交時(shí)間點(diǎn);將從相交時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始的預(yù)定時(shí)間段的 峰值扭矩設(shè)置為復(fù)步長(zhǎng)度的初始平穩(wěn)輔助扭矩。
[0020] 平穩(wěn)輔助扭矩計(jì)算器可被配置為:基于步行數(shù)據(jù)中左髖關(guān)節(jié)角的軌跡和右髖關(guān)節(jié) 角的軌跡提取用戶的擺動(dòng)的腿接近地面的時(shí)間點(diǎn);將從提取的時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始的預(yù)定時(shí)間段的 峰值扭矩設(shè)置為腳間隙的初始平穩(wěn)輔助扭矩。
[0021 ]所述輔助扭矩設(shè)置設(shè)備還可包括:步行運(yùn)動(dòng)識(shí)別器，被配置為基于步行數(shù)據(jù)識(shí)別 用戶的步行運(yùn)動(dòng);其中，基本輔助扭矩設(shè)置器可被配置為：響應(yīng)于步行運(yùn)動(dòng)識(shí)別器識(shí)別到用 戶沒(méi)有執(zhí)行步行運(yùn)動(dòng)，將基本輔助扭矩設(shè)置為"〇"。
[0022] 基本輔助扭矩設(shè)置器可被配置為:通過(guò)將步行數(shù)據(jù)應(yīng)用于自適應(yīng)振蕩器(A0)來(lái)估 計(jì)用戶的步行運(yùn)動(dòng)的周期性;將與估計(jì)的周期性相應(yīng)的輔助扭矩設(shè)置為基本輔助扭矩。
[0023] 基本輔助扭矩設(shè)置器可被配置為:將用戶的步行運(yùn)動(dòng)建模為處于多個(gè)狀態(tài)中；通 過(guò)將步行數(shù)據(jù)應(yīng)用于有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來(lái)識(shí)別建模的步行狀態(tài)中與用戶的步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的 步行狀態(tài);將基于識(shí)別的步行狀態(tài)獲得的輔助扭矩設(shè)置為基本輔助扭矩。
[0024] 最終輔助扭矩設(shè)置器可被配置為:通過(guò)將平穩(wěn)輔助扭矩與基本輔助扭矩進(jìn)行組合 來(lái)設(shè)置最終輔助扭矩。
[0025] 最終輔助扭矩設(shè)置器可被配置為:將平穩(wěn)輔助扭矩與基本輔助扭矩之間的具有較 大絕對(duì)值的值設(shè)置為最終輔助扭矩。
[0026] 其它示例實(shí)施例涉及輔助扭矩設(shè)置設(shè)備。
[0027] 在一些示例實(shí)施例中，所述輔助扭矩設(shè)置設(shè)備可包括:指標(biāo)評(píng)估器，被配置為基于 用戶的步行數(shù)據(jù)計(jì)算指示用戶的步行穩(wěn)定性的至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值;權(quán)重計(jì)算器，被配 置為基于評(píng)估值與和所述至少一個(gè)指標(biāo)相應(yīng)的閾值之間的差計(jì)算所述至少一個(gè)指標(biāo)的權(quán) 重;輔助扭矩設(shè)置器，被配置為通過(guò)將權(quán)重應(yīng)用于與所述至少一個(gè)指標(biāo)相應(yīng)的初始平穩(wěn)輔 助扭矩來(lái)設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩。
[0028] 平穩(wěn)輔助扭矩設(shè)置器可被配置為:基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置初始平穩(wěn)輔助扭矩。
[0029] 所述輔助扭矩設(shè)置設(shè)備還可包括:基本輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于步行數(shù)據(jù) 設(shè)置與用戶的步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的基本輔助扭矩，其中，基本輔助扭矩設(shè)置器可被配置為基于 基本輔助扭矩和平穩(wěn)輔助扭矩設(shè)置最終輔助扭矩。
[0030] 其它示例實(shí)施例涉及行走輔助設(shè)備。
[0031 ]在一些示例實(shí)施例中，所述行走輔助設(shè)備可包括:步行數(shù)據(jù)接收器，被配置為接收 用戶的步行數(shù)據(jù);平穩(wěn)輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于步行數(shù)據(jù)計(jì)算至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估 值，基于評(píng)估值設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩;基本輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置與用 戶的步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的基本輔助扭矩;最終輔助扭矩設(shè)置器，被配置為基于平穩(wěn)輔助扭矩和 基本輔助扭矩設(shè)置最終輔助扭矩;驅(qū)動(dòng)控制器，被配置為基于最終輔助扭矩控制行走輔助 設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。
[0032] 其它示例實(shí)施例涉及輔助扭矩設(shè)置方法。
[0033] 在一些示例實(shí)施例中，所述輔助扭矩設(shè)置方法可包括:接收用戶的步行數(shù)據(jù);基于 步行數(shù)據(jù)計(jì)算至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值并基于評(píng)估值設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩;基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置 與用戶的步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的基本輔助扭矩;基于平穩(wěn)輔助扭矩和基本輔助扭矩設(shè)置最終輔助 扭矩。
[0034] 其它示例實(shí)施例涉及輔助扭矩設(shè)置方法。
[0035] 在一些示例實(shí)施例中，所述輔助扭矩設(shè)置方法可包括:基于用戶的步行數(shù)據(jù)計(jì)算 指示用戶的步行穩(wěn)定性的至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值;基于評(píng)估值與和所述至少一個(gè)指標(biāo)相應(yīng) 的閾值之間的差計(jì)算所述至少一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;通過(guò)將權(quán)重應(yīng)用于與所述至少一個(gè)指標(biāo)相 應(yīng)的初始平穩(wěn)輔助扭矩來(lái)設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩。
[0036] 其它示例實(shí)施例涉及行走輔助方法。
[0037] 在一些示例實(shí)施例中，所述行走輔助方法可包括:接收用戶的步行數(shù)據(jù);基于步行 數(shù)據(jù)計(jì)算至少一個(gè)指標(biāo)的評(píng)估值并基于評(píng)估值設(shè)置平穩(wěn)輔助扭矩;基于步行數(shù)據(jù)設(shè)置與用 戶的步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的基本輔助扭矩；基于平穩(wěn)輔助扭矩和基本輔助扭矩設(shè)置最終輔助扭 矩;基于最終輔助扭矩控制行走輔助設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。
[0038] 其它示例實(shí)施例涉及行走輔助設(shè)備。
[0039] 在一些示例實(shí)施例中，所述行走輔助設(shè)備包括:輔助裝置，被配置為穿戴在用戶的 腿上;驅(qū)動(dòng)器，被配置為輸出最終輔助扭矩以驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備；以及控制器。
[0040] 在一些示例實(shí)施例中，控制器可被配置為通過(guò)如下操作確定最終輔助扭矩:基于 用戶的步行運(yùn)動(dòng)確定基本輔助扭矩;基于評(píng)估值確定平穩(wěn)輔助扭矩;基于平穩(wěn)輔助扭矩和 基本輔助扭矩中的一個(gè)或多個(gè)確定最終輔助扭矩。
[0041 ]在一些示例實(shí)施例中，基本輔助扭矩不是評(píng)估值的函數(shù)(function)。
[0042] 在一些示例實(shí)施例中，所述行走輔助設(shè)備還可包括:一個(gè)或多個(gè)傳感器，被配置為 檢測(cè)與用戶的步行運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的信息。
[0043] 在一些示例實(shí)施例中，步行運(yùn)動(dòng)是用戶的一條腿的步和用戶的雙腿的復(fù)步中的一 個(gè)。
[0044] 在一些示例實(shí)施例中，所述信息包括關(guān)于用戶的髖關(guān)節(jié)角、用戶的髖關(guān)節(jié)的移動(dòng) 方向中的一個(gè)或多個(gè)的信息。
[0045] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:通過(guò)確定用戶的右腿的步行運(yùn)動(dòng)與用戶 的左腿的步行運(yùn)動(dòng)之間的對(duì)稱性、包括在步行運(yùn)動(dòng)中的復(fù)步的長(zhǎng)度、復(fù)步的寬度、用戶的腳 與地面之間的間隙、用戶的腳接觸地面的速度和一時(shí)間段中步行運(yùn)動(dòng)的復(fù)步數(shù)中的一個(gè)或 多個(gè)來(lái)評(píng)估步行運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生評(píng)估值;基于評(píng)估值是否小于或等于與其關(guān)聯(lián)的閾值來(lái)確定步 "?丁運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)。
[0046] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:如果控制器確定步行運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，則將基本 輔助扭矩設(shè)置為最終輔助扭矩。
[0047]在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:基于與對(duì)稱性關(guān)聯(lián)的初始輔助扭矩校正 用戶的雙腿的軌跡之間的差;基于復(fù)步的長(zhǎng)度設(shè)置向用戶的每條腿提供初始輔助扭矩的時(shí) 間段，并基于間隙最小的時(shí)間設(shè)置與初始輔助扭矩關(guān)聯(lián)的峰值扭矩。
[0048] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:基于每個(gè)評(píng)估值與和其關(guān)聯(lián)的閾值中的 各個(gè)閾值之間的差確定賦予給評(píng)估值的權(quán)重。
[0049] 在一些示例實(shí)施例中，賦予給每個(gè)評(píng)估值的權(quán)重隨評(píng)估值與多個(gè)閾值中的各個(gè)閾 值之間的差的增大而增大。
[0050] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:通過(guò)將權(quán)重應(yīng)用于與每個(gè)評(píng)估值關(guān)聯(lián)的 初始輔助扭矩來(lái)確定平穩(wěn)輔助扭矩。
[0051 ] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為：通過(guò)將步行運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于自適應(yīng)振蕩器和 有限狀態(tài)機(jī)之一來(lái)確定基本輔助扭矩。
[0052] 在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為：使用自適應(yīng)振蕩器通過(guò)估計(jì)步行運(yùn)動(dòng)的 模式來(lái)確定基本輔助扭矩。
[0053]在一些示例實(shí)施例中，控制器被配置為:使用有限狀態(tài)機(jī)通過(guò)確定與有限狀態(tài)機(jī) 關(guān)聯(lián)的多個(gè)步行狀態(tài)中的哪個(gè)步行狀態(tài)與步行運(yùn)動(dòng)相應(yīng)來(lái)確定基本輔助扭矩。
[0054]示例實(shí)施例的另外的方面將在以下描述中部分地闡述，部分將通過(guò)該描述而明 顯，或者可通過(guò)本公開(kāi)的實(shí)施而了解。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 從以下結(jié)合附圖對(duì)示例實(shí)施例進(jìn)行的描述，這些和/或其它方面將變得明顯和更 容易理解，其中：
[0056] 圖1Α和圖1Β示出根據(jù)示例實(shí)施例的行走輔助設(shè)備的示例；
[0057] 圖2示出根據(jù)示例實(shí)施例的輔助扭矩設(shè)置設(shè)備的示例；
[0058] 圖3示出根據(jù)示例實(shí)施例的輔助扭矩設(shè)置設(shè)備的另一示例；
[0059] 圖4示出根據(jù)示例實(shí)施例的輔助扭矩設(shè)置設(shè)備的另一示例；
[0060] 圖5示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置最終輔助扭矩的示例；
[0061 ]圖6示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置基本輔助扭矩的示例；
[0062]圖7Α和圖7Β示出根據(jù)示例實(shí)施例的計(jì)算步行對(duì)稱性的評(píng)估值的示例；
[0063]圖8Α和圖8Β示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置步行對(duì)稱性的初始平穩(wěn)輔助扭矩的示例；
[0064] 圖9示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置復(fù)步長(zhǎng)度的初始平穩(wěn)輔助扭矩的示例；
[0065] 圖10示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置腳間隙的初始平穩(wěn)輔助扭矩的示例；
[0066] 圖11示出根據(jù)示例實(shí)施例的設(shè)置輔助扭矩的示例；
[0067] 圖12示出根據(jù)示例實(shí)施例的用于提供輔助扭矩的界面的示例；
[0068] 圖13示出根據(jù)示例實(shí)施例的行走輔助設(shè)備的另一示例；
[0069] 圖14示出根據(jù)示例實(shí)施例的輔助扭矩設(shè)置方法的示例；
[0070] 圖15示出根據(jù)示例實(shí)施例的輔助扭矩設(shè)置方法的另一示例；
[0071 ]圖16示出根據(jù)示例實(shí)施例的行走輔助方法的示例。
[0072] 圖17示出根據(jù)一些示例實(shí)施例的控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0073] 以下，將參照附圖詳細(xì)描述一些示例實(shí)施例。
[0074] 然而，應(yīng)理解，不意在將本公開(kāi)限制到所公開(kāi)的具體示例實(shí)施例。相反地，示例實(shí) 施例將涵蓋落入示例實(shí)施例的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代。貫穿附圖的描述，相同的 標(biāo)號(hào)表示相同的元件。
[0075]將理解，雖然術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等可在此用于描述各種元件，但是這些元件不應(yīng) 受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一元件區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如，在不脫離本公開(kāi) 的范圍的情況下，第一元件可被命名為第二元件，類似地，第二元件可被命名為第一元件。 如在此使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括關(guān)聯(lián)列出項(xiàng)中的一個(gè)或更多個(gè)的任何和所有組合。
[0076]將理解，當(dāng)元件被稱為"連接"或"結(jié)合"到另一元件時(shí)，其可直接連接或結(jié)合到該 另一元件或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為"直接連接"或"直接結(jié)合"到另一元件 時(shí)，不存在中間元件。應(yīng)以類似方式解釋用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)(例如，"在… 之間"對(duì)"直接在…之間"、"相鄰"對(duì)"直接相鄰"等）。
[0077]在此使用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述具體示例實(shí)施例的目的，不意在限制本發(fā)明。如在此 使用的，除非上下文另外明確地指示，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，當(dāng)在 此說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"具有"指定存在所敘述的特征、整體、步驟、操作、元 件、組件或它們的組合，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元 件、組件和/或它們的組。
[0078] 除非另外定義，否則在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā) 明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。還將理解，除非在此明確地如此 定義，否則諸如在通用字典中定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)被解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義 一致的含義，不將被解釋為理想化或過(guò)于形式化的意義。
[0079] 關(guān)于為附圖中的元件分配的參考標(biāo)號(hào)，應(yīng)該注意的是:在任何