一种个性化下肢康复步态生成装置及控制方法

1.本发明涉及了一种康复步态生成装置，具体涉及一种个性化下肢康复步态生成装置及控制方法。


背景技术：

2.近年来，下肢外骨骼被广泛用于辅助人体运动。下肢外骨骼的运动参考轨迹为预设值，然而由于动力学特性及训练内容的个体差异，预设的步态类型不能完全达到每个用户的要求。因此有必要优化下肢外骨骼辅助行走步态的生成方法，以满足用户偏好为宗旨寻找适合每个用户的最优步态。
3.下肢功能障碍患者的下肢肌肉力量不足，下肢运动功能弱于正常人，因此，下肢康复外骨骼不能采用正常人的步态进行康复训练，需要根据患者本身身体条件和康复程度设计个性化的步速、步长等康复步态参数，促使人体在穿戴下肢康复外骨骼在行走步态下更加接近各个关节的真实运动学特性和动力学特性，使下肢康复外骨骼配合穿戴者完成自适应主动康复训练。由于认知差异，用户很难用清晰的数值定量评估步态的性能，导致无法建立满足用户个性化偏好的下肢康复步态，极大程度限制了下肢骨骼在实际康复训练中的推广与使用。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种个性化下肢康复步态生成装置及控制方法，实现了下肢康复步态的精确定量评价和满足用户偏好的下肢康复个性化步态的预测，帮助患者进行安全有效的康复训练，改善并恢复肢体运动功能。
5.本发明采用的技术方案是：
6.一、一种个性化下肢康复步态生成装置：
7.装置包括下肢康复外骨骼以及安装有获取模块、康复步态参数偏好云构建模块、个性化下肢康复步态生成模块、关节运动轨迹生成模块和输出模块的stm32f103rct6型号单片机；将单片机作为控制器安装在下肢康复外骨骼上并电连接下肢康复外骨骼，下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上。
8.所述的获取模块获取使用者的自然语言评价数据后输入至康复步态参数偏好云构建模块，康复步态参数偏好云构建模块处理后输出康复步态参数偏好云至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块处理后输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块处理后输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中进行控制。
9.二、一种个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法包括如下步骤：
10.s1、将下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上，根据基准步态特征参数获得测试步态特征参数。
11.基准步态特征参数具体为根据用户人体特征参数获得，用户人体特征参数包括使用者的身高、体重、下肢长度、膝宽、踝宽、足长和足宽。
12.s2、根据测试步态特征参数，使用零力矩点预览控制zmp方法获得初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹。
13.s3、将初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹输入下肢康复外骨骼中，使用者通过下肢康复外骨骼根据初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹行走两个预设步态周期。
14.s4、使用者将步态性能指标的自然语言评价数据输入控制器的获取模块中进而输入至康复步态参数偏好云构建模块。
15.s5、康复步态参数偏好云构建模块根据自然语言评价数据生成评价矩阵，并根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云后输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中。
16.s6、下肢康复外骨骼根据最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹运行，实现个性化下肢康复步态生成装置的控制。
17.所述的步骤s1中，所述的预设的基准步态特征参数包括基准步长、基准步宽和基准步频，测试步态特征参数由基准步态特征参数调整得到，具体为将基准步长减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步宽减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步频减少10％、减少5％、增加5％或增加10％。
18.所述的步骤s2中，所述的初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹包括初始左膝关节运动轨迹、初始右膝关节运动轨迹、初始左髋关节运动轨迹和初始右髋关节运动轨迹。
19.所述的步骤s4中，步态性能指标包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3；支撑阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始站立时期到终止站立时期之间的阶段；触发摇摆阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的终止站立时期到初始摇摆时期之间的阶段；摆动阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始摇摆时期到终止摇摆时期之间的阶段。
20.所述的步骤s4中，支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2和摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据具体均包括5个评价等级：g5，很高；g4，高；g3，中等；g2，低；g1，很低。
21.使用者对支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级在预设分值范围内根据使用体验进行信赖度打分，将打分的分值输入控制器的获取模块中进而输入康复步态参数偏好云构建模块并构建为评价矩阵，评价矩阵中包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值。
22.支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值
之和均等于1。
23.所述的步骤s5中，根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云，具体如下：
24.s5.1、康复步态参数偏好云构建模块提取评价矩阵中的支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值。
25.s5.2、康复步态参数偏好云构建模块将支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值分别输入逆向云发生器中，逆向云发生器输出支撑阶段、触发摇摆阶段和摆动阶段的云模型。
26.s5.3、康复步态参数偏好云构建模块调用云聚合算子，根据步骤s5.1中的各个分值以及和步骤s5.2中的各个云模型聚合生成康复步态参数偏好云。
27.所述的步骤s5中，康复步态参数偏好云输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数，具体为个性化下肢康复步态生成模块将康复步态参数偏好云输入正向云发生器中，正向云发生器输出个性化步态参数，包括个性化下肢康复步态的步长、步宽和步频数值。
28.所述的步骤s5中，输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，具体为关节运动轨迹生成模块根据个性化步态参数，使用零力矩点方法获得最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，包括最终左膝关节运动轨迹、最终右膝关节运动轨迹、最终左髋关节运动轨迹以及最终右髋关节运动轨迹。
29.本发明的有益效果是：
30.1、本发明将用户偏好信息以定性语言变量的形式引入到步态评价系统，与数字打分相比对于最优步态的确定更可靠，且更加符合用户的思维习惯。
31.2、本发明采用云模型对自然语言信息进行处理，由于云模型具有良好的不确定性知识表达能力，本方法能够更好的体现离散信息的模糊性与随机性，反应的信息更加全面。
32.3、本发明极大程度地减少寻找用户最优步态的试验历程，减少实验时间，对于有身体缺陷的用户更具实用性。
33.总之，本发明解决了下肢康复步态评价中使用者主观评价无法准确数值定量评估步态性能问题，生成满足使用者偏好的下肢康复个性化步态，对使用者进行安全有效的康复训练，改善并恢复肢体运动功能。
附图说明
34.图1为本发明的个性化下肢康复步态生成方法流程图；
35.图2为本发明的个性化下肢康复步态参数偏好云示意图；
36.图3为本发明的个性化下肢康复步态生成装置的控制器框图。
具体实施方式
37.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
38.本发明的个性化下肢康复步态生成装置包括下肢康复外骨骼以及安装有获取模
块、康复步态参数偏好云构建模块、个性化下肢康复步态生成模块、关节运动轨迹生成模块和输出模块的stm32f103rct6型号单片机；将单片机作为控制器安装在下肢康复外骨骼上并电连接下肢康复外骨骼，下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上。下肢康复外骨骼上包括4个maxon ec90f1型号电机，分别用于双侧髋关节与膝关节运动控制；2个弹簧，用于双侧踝关节被动控制；maxon epos4型号位置控制器，用于控制电机。
39.获取模块获取使用者的自然语言评价数据后输入至康复步态参数偏好云构建模块，康复步态参数偏好云构建模块处理后输出康复步态参数偏好云至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块处理后输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块处理后输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中进行控制。
40.本发明的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法包括如下步骤：
41.s1、将下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上，根据基准步态特征参数获得测试步态特征参数。基准步态特征参数具体为根据用户人体特征参数获得，用户人体特征参数包括使用者的身高、体重、下肢长度、膝宽、踝宽、足长和足宽。
42.步骤s1中，所述的预设的基准步态特征参数包括基准步长、基准步宽和基准步频，测试步态特征参数由基准步态特征参数调整得到，具体为将基准步长、减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步宽减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步频减少10％、减少5％、增加5％或增加10％。
43.s2、根据测试步态特征参数，使用零力矩点预览控制zmp方法获得初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹。
44.步骤s2中，所述的初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹包括初始左膝关节运动轨迹、初始右膝关节运动轨迹、初始左髋关节运动轨迹和初始右髋关节运动轨迹。
45.s3、将初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹输入下肢康复外骨骼中，使用者通过下肢康复外骨骼根据初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹行走两个预设步态周期。
46.s4、使用者将步态性能指标的自然语言评价数据输入控制器的获取模块中进而输入至康复步态参数偏好云构建模块。
47.步骤s4中，步态性能指标包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3；支撑阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始站立时期到终止站立时期之间的阶段；触发摇摆阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的终止站立时期到初始摇摆时期之间的阶段；摆动阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始摇摆时期到终止摇摆时期之间的阶段。
48.步骤s4中，支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2和摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据具体均包括5个评价等级：g5，很高；g4，高；g3，中等；g2，低；g1，很低使用者对支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级在预设分值范围内根据使用体验进行信赖度打分，将打分的分值输入控制器的获取模
块中进而输入康复步态参数偏好云构建模块并构建为评价矩阵，评价矩阵中包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值。
49.支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和均等于1。
50.步骤s4中，自然语言评价数据具体如下表1(a)、表1(b)所示：
51.表1(a)三类步态性能指标
[0052][0053]
表1(b)评价等级
[0054][0055]
表1中的“值”用于帮助用户理解评价等级g1到g5的语义尺度。
[0056]
表2(a)、表2(b)、表2(c)、表2(d)和表2(e)所示为使用者信赖度打分示意图，其中包括基准步态特征参数和测试步态特征参数步长实验下的第一af1各评价等级的分值、第二af2各评价等级的分值和第三af3各评价等级的分值。例如，在基准步态特征参数步长实验模式下，使用者在针对步态性能指标af2进行打分的过程中，对于g2等级的信赖度较高，而对g3等级的也有一定信赖度，则赋予g2等级0.6分，赋予g3等级0.4分，其他评价等级分值为0，总分值之和等于1。
[0057]
表2(a)基准模式
[0058][0059]
表2(b)步长减小10％模式
[0060][0061]
表2(c)步长增大10％模式
[0062][0063]
表2(d)步长减小5％模式
[0064][0065]
表2(e)步长增大5％模式
[0066][0067]
s5、康复步态参数偏好云构建模块根据自然语言评价数据生成评价矩阵，并根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云后输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中。
[0068]
步骤s5中，根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云，具体如下：
[0069]
s5.1、康复步态参数偏好云构建模块提取评价矩阵中的支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值。
[0070]
s5.2、康复步态参数偏好云构建模块将支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值分别输入逆向云发生器中，逆向云发生器输出支撑阶段、触发摇摆阶段和摆动阶段的云模型。
[0071]
s5.3、康复步态参数偏好云构建模块调用云聚合算子，根据步骤s5.1中的各个分
值以及和步骤s5.2中的各个云模型聚合生成康复步态参数偏好云，af1、af2、af3的权重由专家拟定。
[0072]
步骤s5中，康复步态参数偏好云输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数，具体为个性化下肢康复步态生成模块将康复步态参数偏好云输入正向云发生器中，正向云发生器输出个性化步态参数，包括个性化下肢康复步态的步长、步宽和步频数值。
[0073]
步骤s5中，输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，具体为关节运动轨迹生成模块根据个性化步态参数，使用零力矩点方法获得最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，包括最终左膝关节运动轨迹、最终右膝关节运动轨迹、最终左髋关节运动轨迹以及最终右髋关节运动轨迹。
[0074]
步骤s5中，生成的评价矩阵具体如下：
[0075][0076]
其中，vk表示第k位使用者的评价矩阵；是在第i次步行实验pi中关于步态性能指标cj的评价信息；pm表示第m次步行实验；cn表示第n个步态性能指标指标。
[0077]
步骤s5中，设聚合偏好云模型tcmi表示第i云模型；表示期望区间值；eni表示熵；hei表示超熵；各个步态性能指标相应的权重为{ω1,ω2,
…
,ωn|i＝1,
…
,n}。
[0078]
根据云聚合算子聚合云模型。云聚合算子wwa如下所示：
[0079][0080]
最终生成偏好云参数表如表3所示：
[0081]
表3偏好云参数表
[0082][0083]
其中，聚合偏好云模型如图2所示，横坐标代表步长值，单位为mm，纵坐标代表隶属度值，图中云滴代表不同隶属度下的步长值。
[0084]
s6、下肢康复外骨骼根据最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹运行，实现个性化下肢康复步态生成装置的控制。
[0085]
如图3所示，本发明实施例提供了一种个性化下肢康复步态生成装置的控制器，用于实现个性化下肢康复步态生成方法，装置包括：获取模块，用于获取用户步态性能指标的自然语言评价数据。康复步态参数偏好云构建模块，用于根据所述用户步态性能指标的自然语言评价数据以及逆向云发生器算法，确定康复步态参数偏好云。个性化下肢康复步态生成模块，用于根据用户预期偏好和正向云发生器算法，确定个性化下肢康复步态的步长、步宽和步频数值。关节运动轨迹生成模块，用于根据个性化下肢康复步态参数和零力矩点算法，确定左膝关节运动轨迹、右膝关节运动轨迹、左髋关节运动轨迹、右髋关节运动轨迹。输出模块，用于左膝关节运动轨迹、右膝关节运动轨迹、左髋关节运动轨迹、右髋关节运动轨迹的数据输出。
[0086]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种个性化下肢康复步态生成装置，其特征在于：包括下肢康复外骨骼以及安装有获取模块、康复步态参数偏好云构建模块、个性化下肢康复步态生成模块、关节运动轨迹生成模块和输出模块的单片机；将单片机作为控制器安装在下肢康复外骨骼上并电连接下肢康复外骨骼，下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上。2.根据权利要求1所述的一种个性化下肢康复步态生成装置，其特征在于：所述的获取模块获取使用者的自然语言评价数据后输入至康复步态参数偏好云构建模块，康复步态参数偏好云构建模块处理后输出康复步态参数偏好云至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块处理后输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块处理后输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中进行控制。3.根据权利要求1或2任一所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：方法包括如下步骤：s1、将下肢康复外骨骼穿戴在使用者的腿上，根据基准步态特征参数获得测试步态特征参数；s2、根据测试步态特征参数，使用零力矩点预览控制zmp方法获得初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹；s3、将初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹输入下肢康复外骨骼中，使用者通过下肢康复外骨骼根据初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹行走两个预设步态周期；s4、使用者将步态性能指标的自然语言评价数据输入控制器的获取模块中进而输入至康复步态参数偏好云构建模块；s5、康复步态参数偏好云构建模块根据自然语言评价数据生成评价矩阵，并根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云后输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹并通过输出模块输出至下肢康复外骨骼中；s6、下肢康复外骨骼根据最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹运行，实现个性化下肢康复步态生成装置的控制。4.根据权利要求3所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s1中，所述的预设的基准步态特征参数包括基准步长、基准步宽和基准步频，测试步态特征参数由基准步态特征参数调整得到，具体为将基准步长减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步宽减小10％、减小5％、增大5％或增大10％；将基准步频减少10％、减少5％、增加5％或增加10％。5.根据权利要求3所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s2中，所述的初始下肢康复外骨骼关节运动轨迹包括初始左膝关节运动轨迹、初始右膝关节运动轨迹、初始左髋关节运动轨迹和初始右髋关节运动轨迹。6.根据权利要求3所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s4中，步态性能指标包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3；支撑阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始站立时期到终止站立时期之间的阶段；触发摇摆阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的终止站
立时期到初始摇摆时期之间的阶段；摆动阶段具体为使用者在使用下肢康复外骨骼时在预设步态周期中的初始摇摆时期到终止摇摆时期之间的阶段。7.根据权利要求6所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s4中，支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2和摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据具体均包括5个评价等级：g5，很高；g4，高；g3，中等；g2，低；g1，很低；使用者对支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级在预设分值范围内进行打分，将打分的分值输入控制器的获取模块中进而输入康复步态参数偏好云构建模块并构建为评价矩阵，评价矩阵中包括支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值；支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值之和均等于1。8.根据权利要求7所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s5中，根据评价矩阵获得康复步态参数偏好云，具体如下：s5.1、康复步态参数偏好云构建模块提取评价矩阵中的支撑阶段的轨迹控制辅助度af1、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值；s5.2、康复步态参数偏好云构建模块将支撑阶段的轨迹控制辅助度af1的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值、触发摇摆阶段的初始轨迹控制辅助度af2的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值以及摆动阶段的轨迹控制辅助度af3的自然语言评价数据中的各个评价等级的分值分别输入逆向云发生器中，逆向云发生器输出支撑阶段、触发摇摆阶段和摆动阶段的云模型；s5.3、康复步态参数偏好云构建模块调用云聚合算子，根据步骤s5.1中的各个分值以及和步骤s5.2中的各个云模型聚合生成康复步态参数偏好云。9.根据权利要求3所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s5中，康复步态参数偏好云输入至个性化下肢康复步态生成模块，个性化下肢康复步态生成模块输出个性化步态参数，具体为个性化下肢康复步态生成模块将康复步态参数偏好云输入正向云发生器中，正向云发生器输出个性化步态参数，包括个性化下肢康复步态的步长、步宽和步频数值。10.根据权利要求3所述的个性化下肢康复步态生成装置的下肢康复步态生成控制方法，其特征在于：所述的步骤s5中，输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，关节运动轨迹生成模块输出最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，具体为关节运动轨迹生成模块根据个性化步态参数，使用零力矩点方法获得最终下肢康复外骨骼关节运动轨迹，包括最终左膝关节运动轨迹、最终右膝关节运动轨迹、最终左髋关节运动轨迹以及最终右髋关节运
动轨迹。

技术总结
本发明公开了一种个性化下肢康复步态生成装置及控制方法。装置包括下肢康复外骨骼以及安装有模块的单片机；将单片机安装在下肢康复外骨骼上并穿戴在使用者腿上。方法包括：获得测试步态特征参数；使用ZMP方法获得初始运动轨迹；输入下肢康复外骨骼中；将自然语言评价输入偏好云构建模块；获得康复步态参数偏好云后输入步态生成模块，输出个性化步态参数至关节运动轨迹生成模块，输出最终运动轨迹至下肢康复外骨骼中运行，实现装置的控制。本发明解决了下肢康复步态评价中使用者主观评价无法准确数值定量评估步态性能问题，生成满足使用者偏好的下肢康复个性化步态，对使用者进行安全有效的康复训练，改善并恢复肢体运动功能。能。能。


技术研发人员：高一聪 王悦瑾 郑浩 王彦坤
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/14