外收集測量時(shí)間。
[0193] 在操作S201，行走輔助機(jī)器人1的處理單元17可基于測量的信息來計(jì)算關(guān)節(jié)的力 矩。更具體地講，處理單元17可利用等式1來計(jì)算關(guān)節(jié)的力矩。
[0194] 如W下將更加詳細(xì)地描述的，使用計(jì)算出的力矩，處理單元117可執(zhí)行與處理 S110至S180類似的操作S210至S280。
[0195] 在操作S210,行走輔助機(jī)器人1的處理單元17可使用計(jì)算出的關(guān)節(jié)的力矩來計(jì)算 與所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息，在操作S220,處理單元17可使用計(jì)算出的運(yùn) 動(dòng)信息來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)。
[0196] 如果所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)被改變（S230)，則可停止用于控制行走輔助機(jī) 器人1的當(dāng)前控制模式（S240)。如果被確定的動(dòng)作狀態(tài)是正功狀態(tài)（S250)，則可將行走輔 助機(jī)器人1的控制模式切換到與正功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式（S251)。如果被確定的動(dòng)作狀態(tài) 是負(fù)功狀態(tài)（S260)，則可將行走輔助機(jī)器人1的控制模式切換到與負(fù)功狀態(tài)相應(yīng)的控制模 式（S261)。與正功狀態(tài)相應(yīng)的控制模式可W是上述的加速輔助模式。與負(fù)功狀態(tài)相應(yīng)的控 制模式可W是上述的減速輔助模式。
[0197] 根據(jù)是否實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（S270)，可產(chǎn)生包括或不包括動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩T。胃的輔助 力矩Xdes(S271)。如果不實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，則輔助力矩Tdes可等于上述的主動(dòng)力矩X 或上 述的阻尼力矩X。，。該里，可將作為權(quán)重值的同步指數(shù)Wsy。。添加到主動(dòng)力矩X 或阻尼力 矩T"。
[019引在操作S280,處理單元17可在行走期間重復(fù)上述操作S200至S271。
[0199] 如從W上描述清楚的，利用行走輔助機(jī)器人和控制行走輔助機(jī)器人的方法，將適 當(dāng)?shù)牧κ┘拥酱┐餍凶咻o助機(jī)器人的穿戴者的肌肉或關(guān)節(jié)，該使穿戴者自然地行走，而不 存在由于行走輔助機(jī)器人而導(dǎo)致的不便。
[0200] 利用行走輔助機(jī)器人和控制行走輔助機(jī)器人的方法，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間將適當(dāng)?shù)牧κ?加到穿戴者，該可最大化行走輔助益處。
[0201] 利用行走輔助機(jī)器人和控制行走輔助機(jī)器人的方法，在行走期間將適當(dāng)?shù)牧κ┘?到穿戴者的肌肉或關(guān)節(jié)，該可減少穿戴者的能量消耗。
[0202] 另外，能夠基于每個(gè)關(guān)節(jié)準(zhǔn)確地感測和估計(jì)根據(jù)行走速度或環(huán)境改變而顯著變化 的正功時(shí)間段和負(fù)功時(shí)間段。
[0203] 另外，由于在能量方面更加有效的行走輔助，可減少行走輔助機(jī)器人的能量消耗， 該可使行走輔助機(jī)器人在長時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)行走輔助。
[0204] 此外，行走輔助機(jī)器人的能量消耗的減少可促使用于行走輔助機(jī)器人的電池的大 小和質(zhì)量的減小，并因此促使行走輔助機(jī)器人的質(zhì)量的減小。按該種方式，可減少由于行走 輔助機(jī)器人的質(zhì)量而導(dǎo)致的穿戴者的穿戴不便。
[0205] 雖然已示出并描述了一些示例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，在不 脫離示例實(shí)施例的原理和精神的情況下，可在實(shí)施例中做出改變，其中，示例實(shí)施例的范圍 由權(quán)利要求書及其等同物定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種控制行走輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括： 通過感測或測量行走輔助機(jī)器人的至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來收集動(dòng)作信息； 基于收集到的動(dòng)作信息來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)； 基于所確定的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)來控制行走輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定動(dòng)作狀態(tài)的步驟包括： 基于收集到的動(dòng)作信息來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)是否被改變。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定動(dòng)作狀態(tài)的步驟包括： 基于收集到的動(dòng)作信息來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)是處于正功狀態(tài)還是負(fù)功狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)是處于正功狀態(tài)還是負(fù)功 狀態(tài)的步驟包括： 計(jì)算與感測或測量出的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)是處于正功狀態(tài)還是負(fù)功 狀態(tài)的步驟還包括： 如果計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)信息是正數(shù)，則確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)處于正功狀態(tài)， 如果計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)信息是負(fù)數(shù)，則確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)處于負(fù)功狀態(tài)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，收集動(dòng)作信息的步驟包括： 收集與至少一個(gè)時(shí)間點(diǎn)關(guān)聯(lián)的、和所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的動(dòng)作信息，其中，所 述動(dòng)作信息包括以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的角度、所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的角 速度、所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的角加速度、行走輔助機(jī)器人的行走速度以及由地面對(duì)行走輔助 機(jī)器人施加的地面反作用力GRF。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定動(dòng)作狀態(tài)的步驟包括： 基于與所述至少一個(gè)時(shí)間點(diǎn)關(guān)聯(lián)的動(dòng)作信息來計(jì)算所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的力矩； 基于計(jì)算出的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的力矩來計(jì)算與所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的運(yùn) 動(dòng)信息。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制行走輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的步驟包括： 當(dāng)所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作處于正功狀態(tài)時(shí)，使所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作加速； 當(dāng)所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作處于負(fù)功狀態(tài)時(shí)，使所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作減速。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使動(dòng)作加速的步驟包括： 將主動(dòng)力矩施加到所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)，其中，主動(dòng)力矩使用基于所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的 先前動(dòng)作所計(jì)算的力矩變化模式被確定。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括： 基于行走階段從先前行走狀態(tài)改變到當(dāng)前行走狀態(tài)的時(shí)間、關(guān)于力矩變化位置的信息 以及關(guān)于在當(dāng)前行走狀態(tài)下的最大關(guān)節(jié)力矩的信息來確定力矩變化模式。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在使動(dòng)作加速時(shí)，基于穿戴者和行走輔助機(jī)器人 之間的行走周期的相似度的權(quán)重值被添加到施加于所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的主動(dòng)力矩。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使動(dòng)作減速的步驟包括： 將阻尼力矩施加到所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)，其中，阻尼力矩基于關(guān)節(jié)的角速度或權(quán)重值，其 中，所述權(quán)重值基于穿戴者和行走輔助機(jī)器人之間的行走周期的相似度。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使動(dòng)作加速的步驟和使動(dòng)作減速的步驟中的至少 一個(gè)步驟包括：將動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩另外地施加到所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)包括髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié) 中的一個(gè)或更多個(gè)。
15. -種行走輔助機(jī)器人，包括： 至少一個(gè)關(guān)節(jié)； 動(dòng)作檢測器，被配置為通過感測或測量所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來檢測所述至少一個(gè) 關(guān)節(jié)的動(dòng)作； 處理器，被配置為基于檢測到的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的 動(dòng)作狀態(tài)，并基于所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)來控制行走輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
16. 如權(quán)利要求15所述的行走輔助機(jī)器人，其中，動(dòng)作檢測器包括傳感器和動(dòng)作測量 裝置中的至少一個(gè)，其中，傳感器被配置為感測至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作，動(dòng)作測量裝置被配置 為測量與至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的信息。
17. 如權(quán)利要求16所述的行走輔助機(jī)器人，其中，傳感器包括以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：關(guān) 節(jié)角度傳感器、傾斜度傳感器、加速度計(jì)、地面反作用力GRF傳感器和慣性測量單元。
18. 如權(quán)利要求15所述的行走輔助機(jī)器人，其中，處理器被配置為基于檢測到的所述 至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)的改變。
19. 如權(quán)利要求15所述的行走輔助機(jī)器人，其中，處理器被配置為基于檢測到的所述 至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)是處于正功狀態(tài)還是負(fù)功狀態(tài)。
20. 如權(quán)利要求19所述的行走輔助機(jī)器人，其中，處理器被配置為計(jì)算與感測或測量 出的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。
21. -種控制行走輔助裝置的至少一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括： 檢測行走輔助裝置的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作； 基于所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來確定行走輔助裝置的當(dāng)前行走階段，其中，當(dāng)前行走 階段是與行走操作相關(guān)的多個(gè)行走階段中的一個(gè)行走階段； 基于當(dāng)前行走階段將輔助力矩施加到與所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)相關(guān)的肢體。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，輔助力矩包括主動(dòng)分量、阻尼分量和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償分 量中的一個(gè)或更多個(gè)。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括： 連續(xù)確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)是正在將正功施加到肢體以使肢體加速，還是正在將負(fù)功 施加到肢體以使肢體減速； 如果所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)正在將正功施加到肢體，則調(diào)整輔助力矩的主動(dòng)分量來增加被 施加到肢體的輔助力矩； 如果所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)正在將負(fù)功施加到肢體，則調(diào)整輔助力矩的阻尼分量來減小被 施加到肢體的輔助力矩。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中： 調(diào)整主動(dòng)分量的步驟包括：基于力矩變化模式來確定主動(dòng)分量，其中，力矩變化模式基 于先前觀察到的關(guān)節(jié)的動(dòng)作被計(jì)算； 調(diào)整阻尼分量的步驟包括：基于所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的角速度來確定阻尼分量，使得行 走輔助裝置的行走速度被保持在閾值以上。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中， 行走輔助裝置被配置為由用戶穿戴， 調(diào)整主動(dòng)分量的步驟包括： 確定用戶和行走輔助裝置是否正一致地行走， 如果行走輔助裝置和用戶未一致地行走，則增加主動(dòng)分量。
26. 如權(quán)利要求21所述的方法，還包括： 基于關(guān)于在先前行走狀態(tài)改變時(shí)的時(shí)間的時(shí)間信息、關(guān)于力矩變化位置的力矩變化位 置信息以及關(guān)于在當(dāng)前行走狀態(tài)下的最大關(guān)節(jié)力矩的信息，確定與當(dāng)前行走階段關(guān)聯(lián)的力 矩變化模式； 基于力矩變化模式在當(dāng)前行走階段期間施加輔助力矩，使得輔助力矩按照時(shí)間的函數(shù) 變化，并且使輔助力矩小于或等于與當(dāng)前行走階段關(guān)聯(lián)的最大關(guān)節(jié)力矩。
【專利摘要】提供了一種行走輔助機(jī)器人和控制行走輔助機(jī)器人的方法?？刂品椒òǎ和ㄟ^感測或測量至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來收集動(dòng)作信息；基于感測或測量到的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作來確定所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)；基于被確定的所述至少一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作狀態(tài)來控制行走輔助機(jī)器人。
【IPC分類】A61H3-00, A61F2-60, A61F2-70
【公開號(hào)】CN104622669
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410591857
【發(fā)明人】林福萬, 徐基弘
【申請(qǐng)人】三星電子株式會(huì)社
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日
【公告號(hào)】EP2873407A2, EP2873407A3, US20150127018