基于表面肌电的动作辅助装置及动作意图辨识方法与流程

文档序号:24646307发布日期:2021-04-13 15:18阅读:来源:国知局

技术特征:
1.基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:包括传感单元(2)、驱动单元(1)、驱动线管(3)、手部外骨骼(4);所述传感单元(2),用于采集并传输使用者的表面肌电信号,包括信号传感器(2

1)、信号传输线(2

2),所述信号传感器(2

1)布置在使用者身体上,利用所述信号传输线(2

2)将表面肌电信号传输到驱动单元(1),驱动单元(1)对表面肌电信号进行分析、处理并将产生的驱动力传输到手部外骨骼(4),控制手部外骨骼(4)进行动作;所述手部外骨骼(4)为线驱动手部外骨骼,包括柔性外骨骼手套(41)或者刚柔式外骨骼手套(42)。2.根据权利要求1所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述驱动单元(1),包括传动机构(1

1)、自锁机构(1

2)、控制电路板(1

3)、电源(1

4)、驱动器(1

5),所述电源(1

4)用于给驱动单元(1)提供电力,所述控制电路板(1

3)与用于接收传感单元(2)传输的表面肌电信号,进行分析并传输指令给驱动器(1

5),使其产生驱动力,驱动力经由自锁机构(1

2)、传动机构(1

1)将驱动力传输到手部外骨骼(4),控制手部外骨骼(4)进行动作。3.根据权利要求1所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述驱动线管(3),用于保护并梳理驱动线束,包括设置在其一端的理线器一和设置在另一端的驱动头,所述驱动线管(3)套设在驱动线束外部,所述理线器一与驱动单元(1)伸出的驱动线束相连,将驱动线束导入驱动线管(3)后与驱动头连通。4.根据权利要求2所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述传动机构(1

1)包括:主动轴(1
‑1‑
1),用于提供所述传动机构(1

1)所需的动力;所述主动轴(1
‑1‑
1)可拆卸的安装在基座(1
‑1‑
2)的侧壁上,其上套设有单向轴承;从动轴(1
‑1‑
3),可拆卸的安装在基座(1
‑1‑
2)的侧壁上,其上也套设有单向轴承,所述从动轴(1
‑1‑
3)利用齿轮副与所述主动轴(1
‑1‑
1)连接,随着主动轴(1
‑1‑
1)转动;转向轴,分别可拆卸的安装在基座(1
‑1‑
2)的底板上,用于改变驱动线束的方向;所述驱动线束绕设在主动轴(1
‑1‑
1)的单向轴承、从动轴(1
‑1‑
3)的单向轴承、转向轴上,之后穿过基座(1
‑1‑
2)侧壁上的线孔与手部外骨骼(4)相连。5.根据权利要求4所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述齿轮副包括主动齿轮(1
‑1‑
12)和从动齿轮(1
‑1‑
13),所述主动齿轮(1
‑1‑
12)套设安装在所述主动轴(1
‑1‑
1)上,所述从动齿轮(1
‑1‑
13)套设安装在从动轴(1
‑1‑
3)上。6.根据权利要求4所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述传动机构还包括按压轴(1
‑1‑
14),所述按压轴(1
‑1‑
14)位于从动轴(1
‑1‑
3)的上下两侧,使线束靠紧从动轴(1
‑1‑
3)上的单向轴承,令出线可靠。7.根据权利要求2所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述自锁机构(1

2)为旋转双向自锁机构,包括输出轴(1
‑2‑
1)、输入轴(1
‑2‑
2),所述输出轴(1
‑2‑
1)的一端与传动机构(1

1)相连,输入轴(1
‑2‑
2)一端则与驱动器(1

5)相连接,所述输出轴(1
‑2‑
1)的另一端与锁紧部件(1
‑2‑
3)相固定,所述锁紧部件(1
‑2‑
3)上开设有安装孔(1
‑2‑3‑
1)与装配槽(1
‑2‑3‑
2),所述安装孔(1
‑2‑3‑
1)内安装有弹性部件(1
‑2‑
4),所述弹性部件(1
‑2‑
4)的两端伸出所述锁紧部件(1
‑2‑
3)并与限位柱(1
‑2‑
5)相抵触,所述限位柱(1
‑2‑
5)的侧壁与弹性部件(1
‑2‑
4)的端部、装配槽(1
‑2‑3‑
2)的外侧面相接触,所述限位柱(1
‑2‑
5)的
两端则分别与所述锁紧部件(1
‑2‑
3)、限位部件(1
‑2‑
6)紧密抵触;所述限位部件(1
‑2‑
6)固定在输入轴(1
‑2‑
2)的另一端,所述限位部件(1
‑2‑
6)的内壁设有与所述装配槽(1
‑2‑3‑
2)相配合的装配齿(1
‑2‑6‑
1),使所述限位部件(1
‑2‑
6)与所述锁紧部件(1
‑2‑
3)可以安装配合,从而将所述弹性部件(1
‑2‑
4)、所述限位柱(1
‑2‑
5)固定在两者内部,形成锁紧组合件;在锁紧组合件外部套设套筒(1
‑2‑
7),所述套筒(1
‑2‑
7)的内壁也与限位柱(1
‑2‑
5)的侧壁相接触。8.根据权利要求1所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述手部外骨骼(4)包括手套本体、集线装置(4

1)以及设置在集线装置(4

1)与手套之间的理线器二,所述手套本体由指套部、手背部、手掌部组成,三者之间利用驱动线相连,所述驱动线经由理线器二整理后进入集线装置(4

1)与驱动线管(3)相连。9.根据权利要求8所述的基于表面肌电的动作辅助装置,其特征在于:所述集线装置(4

1)包括外壳(4
‑1‑
1)以及设置在外壳(4
‑1‑
1)内部的可转动的轮轴(4
‑1‑
2),所述外壳(4
‑1‑
1)的后部位置开设有通线凹槽(4
‑1‑
3),所述外壳(4
‑1‑
1)的一侧面开设有入线孔(4
‑1‑
4),所述入线孔(4
‑1‑
4)的上方部位设置有出线孔(4
‑1‑
5),所述入线的下方部位设置有集线孔(4
‑1‑
6),入线孔(4
‑1‑
4)、出线孔(4
‑1‑
5)位于外壳(4
‑1‑
1)内部的一端均靠近所述轮轴(4
‑1‑
2),所述集线孔(4
‑1‑
6)位于外壳(4
‑1‑
1)内部的一端则从所述轮轴(4
‑1‑
2)的下方穿过与所述通线凹槽(4
‑1‑
3)连通;所述通线凹槽(4
‑1‑
3)与所述驱动头可拆卸的连接,从而使得驱动线束与穿入集线装置(4

1)的驱动线相互连通,令驱动单元(1)可以经由驱动线管(3)控制手部外骨骼(4)运动。10.根据权利要求1所述的基于表面肌电的动作辅助装置的动作意图辨识方法,其特征在于:包括如下步骤:s1采集表面肌电信号并进行预处理;s2设置系统存储阈值,接收并存储处理后的表面肌电信号;s3当存储的表面肌电信号达到存储阈值,进行表面肌电信号特征提取;s4将提取的表面肌电信号特征送入分类器,进行线性判别分析,得到分类结果;s5将分类结果送入投票器,得到投票结果;s6对表面肌电信号特征阈值对比;s7对比投票器结果与阈值对比结果,两者一致,则输出最终运动意图结果,不一致,则输出静息态结果。11.根据权利要求10所述的基于表面肌电的动作辅助装置的动作意图辨识方法,其特征在于:s1中所述的预处理的具体方法为:将采集到的表面肌电信号输入仪表放大器进行放大后送入带通滤波器,滤除干扰音,之后将电信号送入滤波采样电路,经过程序可调放大器进行适应性放大,之后经过低通滤波器送入adc,完成预处理。12.根据权利要求10所述的基于表面肌电的动作辅助装置的动作意图辨识方法,其特征在于:s3中所述的电信号特征为表面肌电信号的绝对平均值mav和过零点数zc,其中表面肌电信号的绝对平均值mav的计算公式为:
所述过零点数zc的计算公式为:其中,n表示设定时间内采集的表面肌电信号的数据点数,x
i
表示第i通道的表面肌电信号,i∈n*。13.根据权利要求10所述的基于表面肌电的动作辅助装置的动作意图辨识方法,其特征在于:s6中所述的表面肌电信号特征阈值对比的具体方法为:s61设置阈值th1和th2;s62将mav与th1、th2进行对比;其中,th1表示伸张阈值,th2表示弯曲阈值,当mav>th1时判断动作意图是伸张运动,当mav>th2时判断动作意图是弯曲运动。
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