【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數據處理，特別涉及一種下肢外骨骼相互作用力的測量方法及相關設備。
技術介紹
1、外骨骼作為一種可穿戴機器人，在為穿戴者提供諸如保護、支撐等功能的同時，可以增強人體機能，輔助穿戴者完成作業任務。下肢外骨骼可為人體行走提供關節助力，在穿戴方式上，主要采用柔性綁帶將外骨骼和人體連接，通過剛性綁縛結構將輔助力或力矩施加于人體。不良的相互作用力會導致助力效率低，并對穿戴者造成傷害。因此外骨骼的相互作用力檢測是外骨骼仿生機構設計、控制策略研究、人機工效評估的關鍵。因為外骨骼與用戶有多個接觸點，隔離和測量人與外骨骼之間傳遞的力變得很困難。
2、現有技術中，專利文獻115847490a公開了讓用戶穿戴外骨骼并施加最小關節扭矩來測量外骨骼在被動動態下的相互作用力，其假設用戶完全不對外骨骼的運動有任何力的貢獻，但實際上，由于站立需要腿部支撐，這種假設是不現實的。單自由度外骨骼可以使用彈簧-阻尼系統來模擬人與外骨骼的交互作用，從而獲得描述人體和外骨骼行為的單一動力學方程。但是，多自由度的外骨骼要同時獲得人體與外骨骼的動力學方程比較復雜。由于不同用戶擁有個性化的運動方式，還必須對每個用戶重復進行識別。因此，如何準確的對下肢外骨骼相互作用力進行測量，是本領域技術人員需要解決的問題。
3、需要說明的是，在上述
技術介紹
部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種下肢外骨
2、本申請的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本專利技術的實踐而習得。
3、根據本申請的一個方面，提供一種下肢外骨骼相互作用力的測量方法，包括：獲取線性彈簧形變長度、偏轉角度、彈簧撓度、外部關節扭矩信號、目標電機扭矩；基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩；基于預設神經網絡模型對所述外部關節扭矩信號進行處理，生成激勵力矩；基于預設神經網絡模型對外骨骼的軀干段位置、外骨骼的軀干段方向、外骨骼的右髖關節、外骨骼的膝關節角、外骨骼的左髖關節、外骨骼的膝關節角進行處理，生成下肢外骨骼被動動力值；基于預設神經網絡模型對所述激勵力矩、所述下肢外骨骼被動動力值和所述下肢外骨骼靜態相互作用力進行處理，生成外骨骼測量值；對所述目標電機扭矩和所述預估電機扭矩進行處理，生成電機扭矩預估誤差值；基于所述電機扭矩預估誤差值對所述預設神經網絡模型進行處理，生成下肢外骨骼動態相互作用力。
4、本申請的另一個方面，一種下肢外骨骼相互作用力的測量裝置，其特征在于，所述裝置包括：獲取模塊，用于獲取線性彈簧形變長度、偏轉角度、彈簧撓度、外部關節扭矩信號、目標電機扭矩；處理模塊，用于基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩；基于預設神經網絡模型對所述外部關節扭矩信號進行處理，生成激勵力矩；基于預設神經網絡模型對外骨骼的軀干段位置、外骨骼的軀干段方向、外骨骼的右髖關節、外骨骼的膝關節角、外骨骼的左髖關節、外骨骼的膝關節角進行處理，生成下肢外骨骼被動動力值；基于預設神經網絡模型對所述激勵力矩、所述下肢外骨骼被動動力值和所述下肢外骨骼靜態相互作用力進行處理，生成外骨骼測量值；對所述目標電機扭矩和所述預估電機扭矩進行處理，生成電機扭矩預估誤差值；基于所述電機扭矩預估誤差值對所述預設神經網絡模型進行處理，生成下肢外骨骼動態相互作用力。
5、根據本申請的再一個方面，一種電子設備，其特征在于，包括：第一處理器；以及存儲器，用于存儲所述第一處理器的可執行指令；其中，所述第一處理器配置為經由執行所述可執行指令來執行實現上述的下肢外骨骼相互作用力的測量方法。
6、根據本申請的又一個方面，提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被第二處理器執行時實現上述的下肢外骨骼相互作用力的測量方法。
7、根據本申請的又一個方面，提供一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被第三處理器執行時實現上述的下肢外骨骼相互作用力的測量方法。
8、本申請所提供的一種下肢外骨骼相互作用力的測量方法及相關設備，由服務器獲取線性彈簧形變長度、偏轉角度、彈簧撓度、外部關節扭矩信號、目標電機扭矩；基于預設神經網絡模型對線性彈簧形變長度和偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩；基于預設神經網絡模型對外部關節扭矩信號進行處理，生成激勵力矩；基于預設神經網絡模型對外骨骼的軀干段位置、外骨骼的軀干段方向、外骨骼的右髖關節、外骨骼的膝關節角、外骨骼的左髖關節、外骨骼的膝關節角進行處理，生成下肢外骨骼被動動力值；基于預設神經網絡模型對激勵力矩、下肢外骨骼被動動力值和下肢外骨骼靜態相互作用力進行處理，生成外骨骼測量值；對目標電機扭矩和預估電機扭矩進行處理，生成電機扭矩預估誤差值；基于電機扭矩預估誤差值對預設神經網絡模型進行處理，生成下肢外骨骼動態相互作用力。將外骨骼動力學看作一個綜合多體模型，考慮了外骨骼與使用者身體各部分(如軀干)之間復雜的相互作用。通過納入這些相互作用，該模型可對外骨骼和用戶在整個步態周期中交換的相互作用力和扭矩提供更準確的估計，將外骨骼被動動力和人-外骨骼接觸力，能提高在助力行走過程中外骨骼的舒適性、穩定性和效率。
9、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。
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1.一種下肢外骨骼相互作用力的測量方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩，包括：
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩，還包括：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述外部關節扭矩信號進行處理，生成激勵力矩，包括：
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對外骨骼的軀干段位置、外骨骼的軀干段方向、外骨骼的右髖關節、外骨骼的膝關節角、外骨骼的左髖關節、外骨骼的膝關節角進行處理，生成下肢外骨骼被動動力值，包括：
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述激勵力矩、所述下肢外骨骼被動動力值和所述下肢外骨骼靜態相互作用力進行處理，生成外骨骼測量值，包括：
7.如權利要求1所述的方法，
8.一種下肢外骨骼相互作用力的測量裝置，其特征在于，所述裝置包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被第二處理器執行時實現權利要求1～7中任意一項所述的下肢外骨骼相互作用力的測量方法。
...【技術特征摘要】
1.一種下肢外骨骼相互作用力的測量方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩，包括：
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述線性彈簧形變長度和所述偏轉角度進行處理，生成下肢外骨骼靜態相互作用力和預估電機扭矩，還包括：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對所述外部關節扭矩信號進行處理，生成激勵力矩，包括：
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于預設神經網絡模型對外骨骼的軀干段位置、外骨骼的軀干段方向、外骨骼的右髖關節、外骨骼的膝關節角、外骨骼的左髖關...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉，張笑，祖媛媛，曹淑婷，
申請(專利權)人：中國人民解放軍軍事科學院系統工程研究院，
類型：發明
國別省市：
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