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河北工业大学王佳鑫获国家专利权

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龙图腾网获悉河北工业大学申请的专利一种髋关节外骨骼助力控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116766197B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310851507.7,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种髋关节外骨骼助力控制方法是由王佳鑫;刘磊;郭士杰;刘永;屈荷然设计研发完成,并于2023-07-12向国家知识产权局提交的专利申请。

一种髋关节外骨骼助力控制方法在说明书摘要公布了:本发明为一种髋关节外骨骼助力控制方法,所述控制方法包括以下内容:利用人正常行走时运动学参数数据集训练第二神经网络,获得神经网络关节力矩模型,用于预测髋关节的关节力矩;穿戴者穿戴髋关节外骨骼,实时获取髋关节、膝关节和踝关节上在矢状面、冠状面、水平面上的旋转角度,利用训练好的第一神经网络判定人正常行走时穿戴者处于支撑相还是摆动相;若为支撑相,利用神经网络关节力矩模型输入实时的人正常行走时运动学参数,获得各关节的关节力矩,用于髋关节助力;若为摆动相,则根据牛顿‑欧拉关节力矩模型实时提供相应的髋关节助力力矩。该方法能够解决在日常行走时足底反力难以预测的问题。

本发明授权一种髋关节外骨骼助力控制方法在权利要求书中公布了:1.一种髋关节外骨骼助力控制方法,其特征在于,所述控制方法包括以下内容: 获取人体运动状态下髋关节、膝关节和踝关节上在矢状面、冠状面、水平面上的旋转角度,并对旋转角度打标签支撑相或摆动相,建立运动状态数据集; 获取髋关节、膝关节和踝关节的角速度和角加速度,大腿、小腿和足的质心加速度,髋关节、膝关节和踝关节上在矢状面、冠状面、水平面上的旋转角度,髋关节、膝关节和踝关节的关节坐标,大腿、小腿和足的质心坐标,及各关节的关节力矩,建立人正常行走时运动学参数数据集; 利用运动状态数据集训练第一神经网络,用于识别人体运动状态为支撑相或摆动相; 利用人正常行走时运动学参数数据集训练第二神经网络,获得神经网络关节力矩模型,用于预测髋关节的关节力矩; 穿戴者穿戴髋关节外骨骼,实时获取髋关节、膝关节和踝关节上在矢状面、冠状面、水平面上的旋转角度,利用训练好的第一神经网络判定人正常行走时穿戴者处于支撑相还是摆动相;若为支撑相,利用神经网络关节力矩模型输入实时的人正常行走时运动学参数,获得各关节的关节力矩,用于髋关节助力;若为摆动相,则根据牛顿-欧拉关节力矩模型实时提供相应的髋关节助力力矩; 所述牛顿-欧拉关节力矩模型为: 式中,M1是髋关节的关节力矩;r1,r2,r3分别是大腿,小腿和足的质心坐标;c1,c2,c3分别是髋关节,膝关节和踝关节的关节坐标,ω1,ω2,ω3分别是髋关节,膝关节和踝关节的关节角速度,α1,α2,α3分别是髋关节,膝关节和踝关节的关节角加速度,I1,I2,I3分别是大腿,小腿和足的绕各自质心的转动惯量;f1,f2,f3分别为髋关节、膝关节和踝关节的关节力,表达式为: 式中,分别为人体基坐标原点到髋关节,膝关节,踝关节的旋转矩阵;f0为足底反力,在摆动相时为0;a1,a2,a3分别为大腿,小腿和足的质心加速度;g为重力加速度。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人河北工业大学,其通讯地址为:300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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