[发明专利]基于逻辑回归的外骨骼助残机器人步相切换方法

摘要

本发明公开了一种基于逻辑回归的外骨骼助残机器人步相切换方法，其特征是在外骨骼助残机器人上安装三类传感器，在设置步相切换时的各个传感器的阈值后，通过穿戴外骨骼助残机器人进行步行实验，分别记录与步态切换成功和失败两种状态对应的倾角、压力和角度传感数据，并作为训练数据，得到步相切换估计函数，从而对步相切换成功与失败两种状态进行正确分类，识别行走时支撑腿与摆动腿切换的时机。本发明有效提高了外骨骼助残机器人步相切换的准确率。

主权项

1.一种基于逻辑回归的外骨骼助残机器人步相切换方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、在外骨骼助残机器人的腰部和大腿安装倾角传感器(1)，在所述外骨骼助残机器人下肢的髋关节和膝关节输出轴上安装角度传感器(2)，在所述外骨骼助残机器人的足底贴附压力传感器(3)；步骤2、在所述外骨骼助残机器人不启动的情况下，利用各个传感器采集所述外骨骼助残机器人行走过程中支撑腿和摆动腿在步相切换时的倾角、角度和压力数据，并作为步相切换时的各个传感器阈值；步骤3、启动所述外骨骼助残机器人，按照所设定的支撑腿和摆动腿运动行走，并利用各个传感器实时采集所述外骨骼助残机器人行走过程中的倾角、角度和压力实时数据，将采集的实时数据与所述各个传感器阈值进行比较，当采集的实时数据大于所述各个传感器阈值时，所述外骨骼助残机器人进行支撑腿和摆动腿的步相切换，并将相应的实时数据记录为1组训练样本，从而获得n组训练样本，记为X＝{X⁽¹⁾,X⁽²⁾,…,X⁽ⁱ⁾,…,X⁽ⁿ⁾}；X⁽ⁱ⁾表示第i组训练样本，并有表示第i组训练样本X⁽ⁱ⁾中第j个传感器数据；1≤i≤n；1≤j≤m；步骤4、在所述步骤3中的所述外骨骼助残机器人进行支撑腿和摆动腿的步相切换时，同时判断所述外骨骼助残机器人的切换动作是否与所述各个传感器阈值所对应的切换动作一致，若一致，则表示正确切换，记录切换结果为成功，并用输出变量Y(i)＝1表示，否则表示错误切换，记录切换结果为失败，并用输出变量Y(i)＝0表示；步骤5、将所述n组训练样本和相应的输出变量输入到逻辑回归算法所建立的逻辑回归模型中，得到步相切换估计函数，并作为步相切换的判别依据；步骤6、利用各个传感器实时采集所述外骨骼助残机器人行走时的倾角、角度和压力测试数据，并代入所述步相切换估计函数中，得到判别结果；步骤7、所述外骨骼助残机器人根据所述判别结果进行支撑腿和摆动腿的步相切换。