專利名稱：一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種幫助肢體活動(dòng)的技木，特別涉及一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
近年來，為輔助人體上肢、下肢或腰部動(dòng)作的助力裝置是機(jī)電與自動(dòng)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。這些助力裝置可以套穿在人體上，根據(jù)人的動(dòng)作意圖自動(dòng)輸出一定大小的力，并驅(qū)使人體上肢、下肢或腰部做出一定的動(dòng)作。對于康復(fù)中的病人，利用它可以輔助活動(dòng)四肢或腰部；對于正常人特別是護(hù)エ，利用它可以大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。它主要涉及兩個(gè)方面的技術(shù)領(lǐng)域ー為機(jī)械技術(shù)，助力裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)要與人體吻合，并盡量輕便，這樣才能使人穿著舒適；ー是電子測控技術(shù)，用于自動(dòng)判斷人體的動(dòng)作意圖并控制助力裝置動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作和動(dòng)作姿態(tài)的自動(dòng)生成。目前已經(jīng)有ー些類似發(fā)明，例如增カ型的外骨骼系統(tǒng)，但它們要么笨重復(fù)雜，要么不能實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作意圖的自動(dòng)檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對阻力裝置笨重的問題，提出了一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法，此助力服簡單輕便、并可自動(dòng)判斷人體動(dòng)作意圖。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法，具體包括如下步驟
1)將6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的運(yùn)動(dòng)位置上，采集上肢的動(dòng)作意圖信號；
2)采用普通布料加工制作成類似上衣，與人體貼合緊密，上衣內(nèi)部內(nèi)置重量小的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點(diǎn)分布在上身上部和雙臂上，用于驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)并可生成上肢主要的動(dòng)作姿態(tài)；
3)機(jī)電信號分析儀接收6對檢測電極采集的上肢動(dòng)作意圖信號后，分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷需動(dòng)作的上肢部位，輸出控制信號到氣動(dòng)系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部位的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉，自動(dòng)輔助人體完成相應(yīng)的動(dòng)作。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)即簡單輕便又可自動(dòng)生成動(dòng)作的助力裝置，一般用于康復(fù)中心、護(hù)理中心或家庭中。
具體實(shí)施例方式輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法主要涉及到氣動(dòng)系統(tǒng)和肌電信號分析儀。機(jī)械系統(tǒng)采用普通布料特殊加工制作，類似上衣，與人體貼合緊密，吻合良好。驅(qū)動(dòng)器采用重量非常小的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉(簡稱Mckibben肌肉)，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點(diǎn)分布在上身上部和雙臂上，用于驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)并可生成上主要的動(dòng)作姿態(tài)，包括整臂向前上方平舉、整臂向側(cè)上方平舉、整臂向后方外伸、肘的屈伸，以及它們的動(dòng)作組合，動(dòng)作幅度可以達(dá)到實(shí)際人體相應(yīng)動(dòng)作幅度的60%以上。整體上，機(jī)械部分輕便，相對柔軟，穿著舒適，且可在一定范圍、內(nèi)適應(yīng)人體外形的差異。電子測控系統(tǒng)采用機(jī)電信號分析儀進(jìn)行動(dòng)作意圖的自動(dòng)檢測，采用6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的相應(yīng)位置上，當(dāng)上臂有任何動(dòng)作意圖時(shí)，電腦程序可以自動(dòng)讀取由相應(yīng)電極反饋的肌電信號并迅速進(jìn)行處理分析，進(jìn)而判斷出任一上臂的動(dòng)作意圖，在此基礎(chǔ)上，電腦程序?qū)崟r(shí)地控制氣動(dòng)系統(tǒng)輸出一定氣壓以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的Mckibben肌肉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作的自動(dòng)生成以及各種動(dòng)作姿態(tài)。
人工助力服是由Mckibben肌肉驅(qū)動(dòng)的人體輔助裝置，它可以套穿在人體上身和雙臂上，自動(dòng)檢測上肢的動(dòng)作意圖，并實(shí)時(shí)地輸出相應(yīng)方向的力，幫助上臂完成相應(yīng)的動(dòng)作。它可以實(shí)現(xiàn)人體上臂的主要?jiǎng)幼髋c姿態(tài)。它需要?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的支持，所用氣動(dòng)系統(tǒng)是由電腦控制的、以電氣比例閥為核心部件的氣壓輸出系統(tǒng)，電腦程序控制氣動(dòng)系統(tǒng)輸出不同大小的氣壓，以驅(qū)動(dòng)Mckibben肌肉收縮，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)人工助力服動(dòng)作。它需要肌電信號分析儀的支持，肌電信號分析儀用于檢測人體上肢的動(dòng)作意圖。它對電極的對數(shù)、電極的分布有特殊的要求。助力服的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要涉及Mckibben肌肉的具體分布結(jié)構(gòu)以及它們 與助力服的連接方式。助力服的操作關(guān)系設(shè)計(jì)，即人體上肢每ー主要?jiǎng)幼髋cMckibben肌肉操作之間的對應(yīng)關(guān)系，某一具體動(dòng)作涉及哪幾條Mckibben肌肉，這幾條Mckibben肌肉如何協(xié)調(diào)收縮才能實(shí)現(xiàn)要求的上肢動(dòng)作。動(dòng)作意圖檢測與識別通過機(jī)電信號分析儀的多對電極讀入動(dòng)作相應(yīng)的肌電信號數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)處理并進(jìn)行動(dòng)作的特征數(shù)據(jù)提取，最終識別出動(dòng)作意圖。
權(quán)利要求
1.一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體包括如下步驟 1)將6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的運(yùn)動(dòng)位置上，采集上肢的動(dòng)作意圖信號； 2)采用普通布料加工制作成類似上衣，與人體貼合緊密，上衣內(nèi)部內(nèi)置重量小的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點(diǎn)分布在上身上部和雙臂上，用于驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)并可生成上肢主要的動(dòng)作姿態(tài)； 3)機(jī)電信號分析儀接收6對檢測電極采集的上肢動(dòng)作意圖信號后，分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷需動(dòng)作的上肢部位，輸出控制信號到氣動(dòng)系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部位的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉，自動(dòng)輔助人體完成相應(yīng)的動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕便人工助力服實(shí)現(xiàn)方法，機(jī)電信號分析儀接收6對分布在肩膀與大臂表面的運(yùn)動(dòng)位置上的檢測電極采集的上肢動(dòng)作意圖信號后，分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷需動(dòng)作的上肢部位，輸出控制信號到氣動(dòng)系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輕便人工助力服中相應(yīng)部位的Mckibben型氣動(dòng)人工肌肉，自動(dòng)輔助人體完成相應(yīng)的動(dòng)作。此人工助力服簡單輕便、并可自動(dòng)判斷人體動(dòng)作意圖。
文檔編號A61F5/00GK102697588SQ20121012280
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者趙懷林 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院