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公开(公告)号：CN111895997B
公开(公告)日：2022-10-25
申请号：CN202010117861.3
申请日：2020-02-25
申请人： 哈尔滨工业大学
摘要： 本发明公开了一种无需标准矫正姿势的基于惯性传感器的人体动作采集方法。步骤1：安置IMU，并建立关节生理运动学约束；步骤2：利用步骤1的IMU，当IMU的采样点数超过100个时，根据约束方程，运行优化程序，利用高斯‑牛顿法估算关节轴线及关节位置向量；步骤3：利用求解出的关节轴线和关节位置向量，通过加速度信息和角速度积分，分别求得两组关节角度；步骤4：通过互补滤波对步骤3中两个关节角度求加权平均，求解出的关节角度。本发明目的在于对人体下肢IMU信号进行解码，并根据人体下肢运动学模型实时解算下肢髋关节、膝关节以及踝关节角度。
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公开(公告)号：CN111419236A
公开(公告)日：2020-07-17
申请号：CN202010237501.7
申请日：2020-03-30
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： A61B5/103 , A61B5/11 , G06F30/20 , G06F119/14
摘要： 本发明涉及基于惯性传感器的运动模式无关下肢动力学实时解算方法，属于外骨骼动力学建模技术领域。所述实时结算方法包括以下步骤：步骤一、基本假设：将人体简化为7杆9自由度模型，定义人体的相关几何参数，确定人体模型参数；步骤二、建立人体行走运动学模型；步骤三、求解人体脚底作用力；步骤四、从足部出发求解人体关节内力；步骤五、从上肢出发求解关节力矩。本发明提出了基于惯性传感器的运动模式无关下肢动力学实时解算方法，主要解决了解算人体下肢关节力矩所需的设备限制问题，利用低成本的方法实时、准确、便捷地解算人体下肢关节力矩，并提供了一种基于IMU的人体行走时的下肢逆动力学建模方法。
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公开(公告)号：CN111887856A
公开(公告)日：2020-11-06
申请号：CN202010117558.3
申请日：2020-02-25
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： A61B5/11
摘要： 本发明公开了一种基于惯性传感器的抗位置窜动关节角度解算实时方法。步骤1：惯性传感器设置在待测关节两端的肢体上，并开始测量和读取数据；步骤2：将惯性传感器采集到的加速度以及角速度数据作为输入，建立坐标；步骤3：惯性传感器固连坐标系中的关节轴线向量的坐标j1，j2上面，积分得到关节角度qw；步骤4：惯性传感器测得的加速度a1，a2的前两项分量投影到关节轴线向量的前两项上，求解两个投影的夹角qa，步骤5：关节角度qw与两个投影的夹角qa融合；步骤6：将不同滑动窗口解算的关节轴线向量对比，继续进行解算或更新关节轴线向量坐标。本发明其目的是解决应用惯性传感器估算人体关节角度过程中传感器相对于肢体发生窜动所导致的测量误差问题。
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公开(公告)号：CN111506189A
公开(公告)日：2020-08-07
申请号：CN202010245327.0
申请日：2020-03-31
申请人： 哈尔滨工业大学
摘要： 本发明涉及面向人体复杂运动的运动模式预测及切换控制方法，属于外骨骼助力技术领域。首先，对人体下肢EMG信号及IMU信号进行采集；随后，对采样后的每段EMG信号及IMU信号提取时域特征，并组成特征向量；最后，采用梯度提升树算法(GradientTreeBoosting,GBRT)，将特征向量输入该模式识别算法实现下肢运动模式及运动相位分类。本发明适用于外骨骼助力机器人相关技术，为外骨骼助力策略提供丰富先验知识，提升系统助力性能与安全性。
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公开(公告)号：CN107260493B
公开(公告)日：2019-06-11
申请号：CN201710641773.1
申请日：2017-07-31
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： A61H1/02
摘要： 用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置，它涉及一种下肢外骨骼机器人助力装置。本发明解决现有的现有的外骨骼机器人存在装置和鞋不能分离，穿戴起来非常不便以及助力时间短的问题。轴承位于沉孔的外侧；弹簧的一端通过一根鲍登绳与腿部固定装置连接，弹簧的另一端通过另一根鲍登绳与连接杆的上端连接，连接杆的下端通过螺钉与足底包裹装置连接；所述鲍登绳外壳固定装置通过螺钉与腿部前包裹装置活动连接，第一绷带穿装在腿部前包裹装置的下部；第二绷带穿装在电源电机组件的夹扣中；电源电机组件与鲍登绳外壳的上端连接，鲍登绳外壳的下端固定在鲍登绳外壳固定装置上。本发明用于人体下肢外骨骼机器人上。
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公开(公告)号：CN111506190A
公开(公告)日：2020-08-07
申请号：CN202010245346.3
申请日：2020-03-31
申请人： 哈尔滨工业大学
摘要： 本发明是一种基于肌电的人体运动意图实时连续预测方法。所述方法具体为:提取人体单侧下肢EMG信号和IMU信号，设定评价阈值；分别选择大腿和小腿任意一个电极采集到的IMU信号，通过下肢运动学解算算法求得当前时刻膝关节角度；采用滑动时间窗法对下肢EMG信号和当前时刻膝关节角度进行重采样；建立五个相同网络结构的LSTM角度预测器，与实时膝关节角度进行对比，得到评价标准均方根误差RMSE，当评价标准均方根误差RMSE小于设定的阈值时，预测器输出角度准确。本发明的训练数据均以样本为单位进行随机混洗(shuffle),可以减小固定数据顺序对预测模型参数的过拟合影响。
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公开(公告)号：CN111505978A
公开(公告)日：2020-08-07
申请号：CN202010249040.5
申请日：2020-03-31
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G05B19/042 , A61B5/04 , A61B5/11
摘要： 本发明是一种人体运动信息及生理电信号采集系统及方法。所述系统包括：运动信息传感器、MCU主控单元、生理电信号传感器和高级处理器；MCU主控单元分别在运动信息传感器和生理电信号传感器中提出DMA传输请求，MCU主控单元进行检测定时中断；定时中断运动信息传感器和生理电信号传感器后，检测DMA传输是否结束，定时信息传输的采集周期后，采集到的数据存放到数据缓存区buff0中，将数据缓存以DMA传输方式向高级处理器传输，一个完整的采集周期结束。本发明利用MCU主控单元的定时中断模拟并行采集和数据发送，无需阻塞式等待，提高程序运行效率。
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公开(公告)号：CN101982822B
公开(公告)日：2012-10-31
申请号：CN201010537204.0
申请日：2010-11-10
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G06F17/50
摘要： 本发明提供一种空间六自由度运动系统模态建模方法。将复杂的空间六自由度并联运动系统离散为若干子结构，采用子结构传递矩阵法计算其前几阶模态，获得子结构低阶模态特性，构造模态矩阵，用模态坐标变换，将物理坐标转换为模态坐标，建立各子结构模态运动二阶微分方程，去掉冗余自由度，对各子结构进行模态综合，从而建立空间六自由度并联运动系统整体的模态运动方程，得到空间对接六自由度并联运动系统模态模型，最后通过坐标变换将其转换至物理坐标下，获得其物理空间动态方程。本发明是具有超大工作空间、超长支腿运动行程系统频宽和精度要求的运动系统的模态建模方法，解决空间对接超大型运动系统的多刚体建模的局限性。
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公开(公告)号：CN111506189B
公开(公告)日：2023-05-09
申请号：CN202010245327.0
申请日：2020-03-31
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： G06F3/01 , G06F18/213 , G06F18/214
摘要： 本发明涉及面向人体复杂运动的运动模式预测及切换控制方法，属于外骨骼助力技术领域。首先，对人体下肢EMG信号及IMU信号进行采集；随后，对采样后的每段EMG信号及IMU信号提取时域特征，并组成特征向量；最后，采用梯度提升树算法(GradientTreeBoosting,GBRT)，将特征向量输入该模式识别算法实现下肢运动模式及运动相位分类。本发明适用于外骨骼助力机器人相关技术，为外骨骼助力策略提供丰富先验知识，提升系统助力性能与安全性。
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公开(公告)号：CN111419236B
公开(公告)日：2023-05-05
申请号：CN202010237501.7
申请日：2020-03-30
申请人： 哈尔滨工业大学
IPC分类号： A61B5/103 , A61B5/11 , G06F30/20 , G06F119/14
摘要： 本发明涉及基于惯性传感器的运动模式无关下肢动力学实时解算方法，属于外骨骼动力学建模技术领域。所述实时结算方法包括以下步骤：步骤一、基本假设：将人体简化为7杆9自由度模型，定义人体的相关几何参数，确定人体模型参数；步骤二、建立人体行走运动学模型；步骤三、求解人体脚底作用力；步骤四、从足部出发求解人体关节内力；步骤五、从上肢出发求解关节力矩。本发明提出了基于惯性传感器的运动模式无关下肢动力学实时解算方法，主要解决了解算人体下肢关节力矩所需的设备限制问题，利用低成本的方法实时、准确、便捷地解算人体下肢关节力矩，并提供了一种基于IMU的人体行走时的下肢逆动力学建模方法。
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