南京理工大学孙瑜获国家专利权
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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利一种智能下肢康复训练轮椅及训练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:CN115054451B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29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:202210552292.4,技术领域涉及:A61G5/04;该发明授权一种智能下肢康复训练轮椅及训练方法是由孙瑜;孙涛设计研发完成,并于2022-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种智能下肢康复训练轮椅及训练方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种智能下肢康复训练轮椅及训练方法,下肢康复训练轮椅包括电动轮椅本体、压力传感器、康复训练控制器以及两个执行单元。压力传感器采集用户下肢肌力,并将数据送入康复训练控制器,康复训练控制器识别用户下肢肌力等级,根据下肢肌力等级,给定执行单元的输出推力值,通过驱动执行单元完成用户下肢康复训练。在下肢康复训练阶段,该训练方法可以实时调整执行单元输出推力大小,通过多种康复阶段,帮助用户进行下肢康复训练以及下肢肌力强化。
本发明授权一种智能下肢康复训练轮椅及训练方法在权利要求书中公布了:1.一种智能下肢康复训练轮椅的执行输出推力计算方法,其特征在于,智能下肢康复训练轮椅,包括电动轮椅1、康复训练控制器3、两个执行单元4和若干压力传感器2,压力传感器2固定在电动轮椅1的下肢绑腿内壁,当用户绑定下肢后,压力传感器2贴合用户小腿肌肉;执行单元4包括丝杆、伺服电机和伺服电机驱动器,丝杆一端连接伺服电机,另一端连接电动轮椅1的一个踏板; 压力传感器2、伺服电机驱动器分别与康复训练控制器3连接,伺服电机和伺服电机驱动器连接,压力传感器2采集用户下肢肌力,并将其送入康复训练控制器3,康复训练控制器3识别下肢肌力等级,根据下肢肌力等级,给定执行单元4的输出推力值,并将推力值送入伺服电机驱动器,通过伺服电机和丝杆实现对踏板的控制,完成腿部训练; 还包括与康复训练控制器3连接的语音模块,语音模块设置在电动轮椅1上,在下肢康复训练过程中进行语音播报,帮助使用者了解训练过程,并控制训练的启停; 下肢肌力由股直肌、股外侧肌以及股内侧肌驱动膝关节产生; 执行输出推力计算步骤如下: 步骤1:根据压力传感器2采集的下肢肌力,建立下肢肌力映射模型,下肢肌力映射模型为: 其中,τh为膝关节关节力矩;ω1是RMS1特征值对估计的关节转矩的权值系数,ω2是RMS2特征值对估计的关节转矩的权值系数,ω3是θmesu对估计的关节转矩的权值系数,其中ω1∈0.85,0.9,ω2∈0.7,0.8,ω3∈0.95,1;RMS1表示压力传感器2采集的压力特征值,RMS2表示执行单元4的输出推力特征值;θmesu为膝关节抬起角度; 步骤2:根据下肢肌力,并引入力量信息反馈以及运动信息反馈,得到下肢肌力等级,并计算抬腿所需力量;抬腿所需力量计算公式如下: 其中,Vout1为压力传感器2输出的模拟量电压值,Vout2为执行单元4的模拟量输入电压值;Vcc为压力传感器2的额定电压值,fmax为压力传感器2的额定测量值,dV为执行单元4的当前输出转矩,fp为抬腿所需力量;ft为执行单元4的输出转矩; 步骤3:根据下肢肌力映射模型、下肢肌力等级和抬腿所需力量,得到执行单元4的输出推力。
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