具体实施方式

兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本发明实施的限制。

图1和图2示出了根据本文的一个实施方式的足底穿戴设备1的示意图。如图1所示，设备1主要包括主体10、至少一个传感器21、22、23、多个电极片30、以及与至少一个传感器21、22、23和多个电极片30通信的传感器(未示出)。

主体10穿戴在使用者的足部2上。如图1和图2所示，主体10可包括位于足部2下方的足底板11，在使用者穿戴了设备1后，其足部2踩在足底板11上。主体10还可以包括环形构件12，环形构件12环绕足部2的踝关节设置，并通过设置在足底板11的左右侧上的支撑柱14而与足底板11连接。如图2所示，主体10还可以包括足面部件13，在主体10包含有足面部件13的情况下，足面部件13和足底板11相互配合以界定出用于包裹使用者的足部2的空间。虽然图1和图2示出了包括有足底板11、环形构件12和足面部件13的主体10。然而，应注意，主体10也可以仅包括有足底板11，在这种情况下，足底板11的可以设置有用于将足底板11固定在足部2下方的固定组件(例如设置在足底板两侧的弹性绑带等)。或者，主体10也可以包括有足底板11以及环形构件12和足面部件13中的任意一者，只要能将主体10固定在足部2上即可。

设备1包括至少一个传感器21、22和23。这些传感器21、22和23用于在使用者行走式采集使用者的步态信息，并且由这些传感器21、22和23所采集到的步态信息可以被发送至与这些传感器通信的控制器。

如图1和图2所示，至少一个传感器21、22和23可以包括压力传感器21、角度传感器22以及位姿传感器23。

压力传感器21可以是设置在足底板11的朝向足部2的表面上的多个传感器，这些压力传感器21可以以等间隔设置以遍布足底板11的整个表面。这些压力传感器21采集使用者行走时对足底板11施加的压力分布的信息，所采集的压力分布的信息可以作为步态信息中的至少一部分的压力信息。

角度传感器22可以是设置在环形构件12上的传感器。角度传感器22用于采集使用者行走时踝关节的转动角度。该转动角度可以表示在由小腿所表示的基板竖直的方向和行走方向所表示的基板水平方向构成的平面内的踝关节和小腿之前的角度，和/或在垂直于小腿的平面内的以小腿为轴线踝关节转动的角度。上述转动角度能够表示踝关节相对于小腿的位置关系，从而上述转动角度的信息可以作为步态信息中的至少一部分的角度信息。

位姿传感器23可以设置在足面部件13中的一处或多处。位姿传感器23可以是例如陀螺仪或加速度传感器等，用于采集使用者行走时足部2的位姿变化。这些位置变化表示使用者足部2的位姿情况，从而上述位姿变化的信息可以作为步态信息中的至少一部分的位姿信息。

应注意，虽然图1和2所示的设备1中包含有压力传感器21、角度传感器22以及位姿传感器23，但本文不以此为限制。例如，只要一个传感器可以仅包括压力传感器21、角度传感器22以及位姿传感器23中的一个或多个，或者至少一个传感器也可以包括除上述压力传感器21、角度传感器22和位姿传感器23之外的用于采集表示使用者行走时的步态的其他信息的其他传感器。

多个电极片30贴附在足部2的足面和小腿的多个位置处，这些位置对应于足面和小腿上的特定肌肉或肌群。通过对多个电极片30施加特定的电流，就可以对相应位置处的肌肉进行刺激并控制其收缩，这与通过使用者自身的神经系统控制肌肉相似。通过电极片30施加电流刺激足部2的多个位置处的肌肉，就可以通过使用者自身的肌肉收缩实现步行的姿态控制，特别是实现步行时踝关节的姿态控制。

设备1的控制器与至少一个传感器21、22和23以及多个电极片30通信。在使用时，控制器接收至少一个传感器21、22和23所采集到的步态信息，例如，控制器从压力传感器21接收步态信息中的压力信息，从角度传感器22接收步态信息中的角度信息，和/或从位姿传感器23接收步态信息中的位姿信息。在控制器接受到这些步态信息后，控制器根据这些步态信息计算得到施加至多个电极片30的电流。结果，电极片30施加电流刺激足部2的多个位置处的肌肉，就可以通过使用者自身的肌肉收缩实现步行的姿态控制。

由于设备1是通过刺激使用者自身的肌肉实现步行的姿态控制，因此不再需要传统的穿戴设备中的对使用者施加外力的驱动机构，这大大简化了设备的机构，减少了设备的提及，从而减轻了使用者穿戴设备时对使用者带来的负担。

发明人发现，在人体正常行走一个步态周期中，足底压力在一个步态周期中的不同阶段(或称为步态相)下压力分布情况各不相同，但跟随步态运动呈规律性周期变化，因此可以通过对使用者足底压力分布情况进行分析，以识别出当前所处的步态相。同理，在人体正常行走一个步态周期中，在一个步态周期中的不同步态相下踝关节的转动角度以及足部的空间位置也成规律性周期变化。因此，可以分别通过压力传感器21、角度传感器22以及位姿传感器23所采集的压力信息、角度信息和位姿信息识别出人体当前所处的步态相，或者结合分析压力信息、角度信息和位姿信息中的两个或三个识别出人体当前所处的步态相。控制器根据其识别的步态相，通过电极片对足面和小腿的肌群(特别是踝关节运动肌群)施加电刺激以控制肌肉对应于所识别的步态相的收缩程度，实现步行中运动姿态控制(特别是踝关节的运动姿态控制)。

可以将表示步态信息、步态相和电流输出这三者的对应关系的数据以查找表的形式保存至控制器所包含的存储装置中。结果，在使用时，控制器在从至少一个传感器21、22和23获取到步态信息(例如压力信息、角度信息和位姿信息)之后，利用查找表确定出与所采集到的步态信息相对应的步态相，并进一步利用查找表确定出与所识别的步态相相对应的电流输出配置，最后根据电流输出配置控制输出至多个电极片的每一个的电流大小，从而施加电刺激以控制肌肉对应于所识别的步态相的收缩程度，实现步行中运动姿态控制。

在一些实施方式中，除了利用查抄表的方式，控制器还可被构造为具有机器学习功能。在这种情况下，可先将设备1穿戴在正常人的足部上，至少一个传感器采集正常人步行时的参考步态信息，并对所采集的参考步态信息进行机器学习，并基于学习后的数据来识别步行周期中的步态相，从而实现步行中运动姿态控制。

由于设备1能够对步行周期中的步态相进行识别，进而根据识别结果精确控制输出至各个电极片的电流大小，以控制不同肌群的收缩程度。因此，相比于传统的穿戴设备，设备1能够实现运动自由度与人体关节的完全匹配。此外，由于只需向电极输出很小的电流就可以实现肌肉的收缩控制，因此能耗低。

图3示出了根据本文的实施方式的运动控制方法的流程图。该方法使用了上文讨论的设备1进行运动控制。

在步骤S1中，从至少一个传感器采集使用者步行时的步态信息。其中至少一个传感器可以包括如图1和图2所示的压力传感器21、角度传感器22以及位姿传感器23中的一个或多个，相应地，所采集的步态信息可以包括从压力传感器21采集的压力信息、从角度传感器22采集的角度信息、从位姿传感器23采集的位姿信息中的一个或多个。

在步骤S2中，根据所采集的步态信息向贴附于使用者的足部和小腿上的多个电极片输出电流。例如，可以通过查找表的方式根据所采集的步态信息识别出步行周期中的各个阶段(即，步态相)，或利用上文所讨论的机器学习的方式来识别步行周期中的步态相。接着向多个电极片输出与识别出的步态相所对应的电流。

在识别出步态相并向电极片输出电流之后，在步骤S3中，多个电极片刺激使用者的足部和小腿上肌肉，以实现步行的姿态控制，特别是实现步行时踝关节的姿态控制。特别地，在识别出步态相，根据与识别出的步态相对应电流输出配置来控制输出至多个电极片的每一个的电流大小，从而施加电刺激以控制肌肉对应于所识别的步态相的收缩程度，实现步行中运动姿态控制。

相比于传统穿戴式设备，本文提供的足底穿戴设备及其运动控制方法省去了向使用者施加外力的驱动装置，因此其结构简单、设备体积小，即使穿戴在使用者上也不会为使用者带来过大的负担。由于本文提供的足底穿戴设备和相应的运动控制方法使用电极控制使用者自身的肌肉，因此可以实现运动自由度与人体关节的完全匹配。此外，由于只需向电极输出很小的电流就可以实现肌肉的收缩控制，因此能耗低。

前述内容针对本公开内容的实施方式，可在不脱离其保护范围的情况下，修改本公开内容的其它和进一步的实施方式，且保护范围由随附的权利要求书所确定。