面向下肢弱肌力人群的智能助行機器人
國內外已經涌現出了很多優秀的智能助行機器人產品或樣機,但針對下肢功能運動障礙患者的智能助行機器人研究仍然存在一定的局限性:
(1)助行機器人對于人體運動意圖的識別研究主要依靠力傳感器,在運動意圖的定義和計算方面的差異較大;
(2)基于助行機器人步態分析方面成果有限,行走能力評估依靠傳統的Holden步行功能分級以及Tinetti平衡與步態量表進行評估,缺乏對步態參數的具體量化評估手段;
(3)自適應參數導納控制、共享控制及交互力-位置混合控制等方法大多僅能在特定的人機協同系統滿足使用,故只能用于單一功能的康復訓練,難以滿足不同行走能力用戶的多樣化康復訓練需求。
本成果研究的面向下肢弱肌力人群的智能助行機器人,通過基于機載的力傳感器、激光傳感器、Kinect等設備,設計多模態人機交互接口,獲取人體運動數據;基于有監督的神經網絡步態事件分類算法模型提取分析步態的時空參數,并且能夠應用康復醫學功能評定理論進行人體行走能力的智能綜合評估,根據評估的行走能力切換對應的機器人模式。
圖1 智能助行機器人一代
圖2 智能助行機器人二代
圖3 智能助行機器人三代
【性能指標】
1)機器人樣機:
人體運動模式識別準確率≥95%;
跟隨模式相對位置誤差≤15cm,相對角度誤差≤20°;
左腿擺動、雙支撐相左向重心轉移、右腿擺動和雙支撐相右向重心轉移四個步態相位識別準確率≥95%。
2)運動狀態監測及行走能力評估一體化平臺:
正常行走、肢體約束異常狀態及趔趄、跌倒等緊急狀態識別準確率≥90%。
華中科技大學
2023-03-06