[發(fā)明專利]用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源、相關(guān)控制方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010156003.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN101836909A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上?？粕僦邢薰?/a>
• 主分類號(hào): A61F2/72
• 分類號(hào): A61F2/72
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多自由度上肢假肢技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源、相關(guān)控制方法和裝置。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)假手的五個(gè)手指總共只有一個(gè)自由度，五指共用一根拉索或一個(gè)微電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一起張開、握緊。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在廣泛使用的肌電控制上肢假肢產(chǎn)品具有更多自由度，前臂二自由度和上臂三自由度肌電控制假肢已廣泛使用，最近幾年，每個(gè)手指都有微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的假手已經(jīng)成為產(chǎn)品，但是在截肢后的殘肢失去了大量肌肉，殘存的肌肉存在萎縮，對(duì)肌肉的控制能力減退，皮下脂肪增生，肌電信號(hào)微弱，皮膚疤痕等因素，不能像正常肢體那樣引出多路肌電信號(hào)，一般只能從殘留的伸肌和屈肌引出二路肌電控制信號(hào)，對(duì)于某些殘肢，只能引出一路肌電信號(hào)，甚至不能從殘肢皮膚表面引出肌電信號(hào)，信號(hào)源十分缺乏。

而且，目前假肢技術(shù)面臨突破性進(jìn)展，肌電控制上肢假肢關(guān)節(jié)數(shù)目增加，控制多關(guān)節(jié)需要更多的獨(dú)立信號(hào)源，控制信號(hào)源嚴(yán)重不足已成為難題。

除國(guó)內(nèi)外巳廣泛使用的上臂肌電控制假肢具有三個(gè)自由度外，最近國(guó)外已出現(xiàn)五個(gè)手指各由一個(gè)微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的“仿生手”產(chǎn)品，可惜的是目前在給截肢者安裝使用時(shí)，還只能用兩路信號(hào)源控制五個(gè)手指一起張開及握緊，每個(gè)手指不能獨(dú)立活動(dòng)，只是當(dāng)某個(gè)手指受阻不動(dòng)時(shí)，其它手指還可以繼續(xù)握緊，按物體形狀抓住物體。由于截肢后許多肌肉喪失，高位截肢肌肉喪失更為嚴(yán)重，再加上殘肢肌肉因不使用自然萎縮，皮下脂肪增生等原因，往往要在殘肢引出兩路肌電信號(hào)已很困難，更不要說(shuō)引出更多路信號(hào)了，因此只能以較少信號(hào)源采用切換和編碼控制方式控制假肢，不能做到多自由度同時(shí)一對(duì)一的控制。對(duì)于前臂截肢者，在殘肢各塊殘存肌肉的皮膚表面引出肌電信號(hào)，然后用模式識(shí)別技術(shù)識(shí)別手指和腕的各種動(dòng)作信號(hào)，用來(lái)控制前臂多自由度假肢的辦法目前還只在健康人前臂上研究試驗(yàn)，沒(méi)有成為產(chǎn)品，困難在于殘肢往往不能引出這些動(dòng)作的肌電信號(hào)。

目前各國(guó)正在研究神經(jīng)接口技術(shù)，其目的就是試圖從神經(jīng)系統(tǒng)直接引出更多路控制信號(hào)，由于難度很大，成為普遍采用的成熟技術(shù)還要比較長(zhǎng)的時(shí)間，所需的投入也比較高。例如將控制上肢的神經(jīng)再植于其它肌肉形成神經(jīng)信號(hào)接口，便可從皮膚表面引出這些神經(jīng)傳來(lái)的控制信號(hào)，但是要截肢者普遍接受這種手術(shù)，還有待此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成熟。

因此，就目前上肢假肢的發(fā)展現(xiàn)狀而言，迫切需要尋找創(chuàng)新的信號(hào)源可行途徑，一種普遍可行、非常實(shí)用的多路信號(hào)控制多自由度假肢的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源、相關(guān)控制方法和裝置，該用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源構(gòu)思巧妙獨(dú)特，普遍可行，非常實(shí)用，相關(guān)控制方法使用簡(jiǎn)便，相關(guān)控制裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易造，為廣大上肢假肢使用者帶來(lái)了便利，適于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)與大規(guī)模推廣應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源，其主要特點(diǎn)是，將多自由度上肢假肢使用者下肢的多個(gè)部分作為所述的用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源，由傳感器從所述的用于多自由度上肢假肢的多路控制信號(hào)源檢測(cè)引出多路控制信號(hào)。即所述控制信號(hào)是來(lái)源于多自由度上肢假肢使用者下肢的多個(gè)部分的輕微動(dòng)作，并由傳感器檢測(cè)引出的控制信號(hào)。

所述的下肢的多個(gè)部分包括多個(gè)腳趾關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的一個(gè)關(guān)節(jié)或幾個(gè)關(guān)節(jié)，這些關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)。

所述的下肢的多個(gè)部分包括所述下肢的一塊或多塊肌肉，這些肌肉收縮產(chǎn)生肌電控制信號(hào)。例如所述的下肢的多個(gè)部分包括下肢表層的主要肌肉，比如脛骨前肌和腓腸肌。

所述傳感器的安裝方法包括：貼于下肢皮膚表面；安裝在具有彈性的扣帶、襪子或褲子上后穿在下肢上；或安裝在鞋內(nèi)或鞋外。

所述動(dòng)作包括伸、屈和轉(zhuǎn)動(dòng)的一種或幾種。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于多自由度上肢假肢的多路控制方法，其特點(diǎn)是，利用上述的多路控制信號(hào)源控制，可同時(shí)控所制多自由度上肢假肢的多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)動(dòng)作。即利用上述的多路控制信號(hào)源控制多自由度上肢假肢的多個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作。