本发明提供了一种基于模仿学习的下肢假肢控制系统及方法,涉及下肢假肢的控制策略技术领域,系统包括膝关节控制电机、踝关节控制电机、连杆和外壳。方法包括：采集数据步骤：健康人体配戴IMU传感器,采集不同步态下健康人体步态信息,形成训练数据集；仿真训练模型步骤：搭建卷积神经网络模型,并在仿真环境中利用采集到的数据对模型进行训练；实体验证步骤：将卷积神经网络模型移植到下肢假肢实体控制器中,当下肢假肢控制器接收到IMU传感器的信号输入时,利用训练的卷积神经网络模型输出下肢假肢关节的动作指令,实现对下肢假肢的控制。本发明能够实现端到端的控制,控制流程更加平滑,同时减去了标注训练数据集的繁琐程序。

本发明公开的一种基于人机工程学的机械式关节辅助医疗器械,包括臂套,所述臂套内设置有开放的套腔,所述臂套的左端通过托板及转动排铰链连接有套肩,所述套肩内设置有开口向下的肩套,所述托板左端与所述套肩之间设置有第一驱动组件,所述肩套的左侧端面上固定设置有束缚带,通过所述束缚带可将所述套肩固定在人体肩部位置,所述臂套的右端上下对称的设置有小臂摆槽,所述小臂摆槽内可转动的设置有小臂摆块,所述小臂摆块通过设置于上下两侧的所述小臂摆槽内壁之间的第二驱动组件进行驱动,本例旨在利用人机工程学设计一种仿生人体关节,该机械式关节辅助医疗器械在穿戴人员的控制下能够协助其完成相应的生活或生产活动。

本发明公开了一种基于张拉整体结构的仿生膝关节结构及控制方法设计。针对人体膝关节的康复问题,基于仿生学原理,结合张拉整体结构刚柔耦合特性设计一种基于张拉整体结构的仿生膝关节结构。设计抗噪型归零神经网络模型作为控制方法。在仿生膝关节结构建立过程中考虑以下几点：a.根据人体膝关节肌肉、韧带、骨骼等组织承担的功能不同,将具有相同功能的组织简化为绳、杆结构,从而实现对人体膝关节的简化；b.分析仿生膝关节结构的运动学特性,并建立动力学模型；c.考虑膝关节伸直时的限位功能,通过连杆结构实现在外力作用下仿生膝关节结构的限位功能；d.在动力学模型中考虑人体膝关节力矩,体现膝关节运动对仿生膝关节结构的影响。

本发明公开了一种基于电机驱动的仿生膝关节,包括：假肢机架；驱动电机,其固定设置在假肢机架上；滚珠丝杠,其与驱动电机的动力输出轴连接；滚珠丝杠螺母,其匹配连接在滚珠丝杠上；弹簧座,其空套在滚珠丝杠上,并与滚珠丝杠螺母固定连接；致动器框架,其顶板和底板同时空套在滚珠丝杠上；膝关节伸展弹簧,其套设在滚珠丝杠上,膝关节伸展弹簧的一端抵靠在底板上,另一端抵靠在弹簧座上；膝关节弯曲弹簧,其套设在滚珠丝杠上,膝关节弯曲弹簧的一端抵靠在顶板上,另一端抵靠在滚珠丝杠螺母上；接受腔连接体,其可转动的连接在假肢机架的另一端；两个连杆,其对称设置在滚珠丝杠的两侧；连杆一端与接受腔连接体铰接,另一端与致动器框架铰接。

本发明公开了一种仿生主动膝关节,包括：两个支撑架；驱动电机；滚珠丝杆,其与驱动电机的动力输出轴传动连接；滚珠丝杆螺母；致动器框架,其为顶板、底板和两个侧板围合形成的框架结构；顶板和底板同时空套在滚珠丝杆上；膝关节弯曲弹簧,其套设在滚珠丝杆上,膝关节弯曲弹簧的一端抵靠在顶板上,另一端抵靠在滚珠丝杆螺母上；膝关节伸展弹簧,其套设在滚珠丝杆上,膝关节伸展弹簧的一端抵靠在底板上,另一端抵靠在滚珠丝杆螺母上；第一同步带轮,其同时连接在两个支撑架的上端；第二同步带轮,其同时连接在两个支撑架的下端；同步带,其与第一同步带轮和第二同步带轮分别啮合,并且与致动器框架固定连接；接受腔连接体,其与第一同步带轮连接。