[發明專利]語音/肌電混合控制的電子假手

無效

• 申請號: 201010608946.8
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102008362A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 喻洪流;簡卓;張志敏;官龍;林起彪
• 申請（專利權）人: 上海理工大學;丹陽假肢廠有限公司
• 主分類號: A61F2/54
• 分類號: A61F2/54;A61F2/72;A61F2/70
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種采用聲控技術與肌電控制技術的電子假手，尤其是一種通過語音識別模塊和無線或有線傳輸模塊或者通過提取殘肢的肌電信號來對多自由度假手進行控制的假手裝置。

背景技術

健全的雙手對人類來說很重要，能夠完成握、捻、鉤、提、夾等等生活中必須要用到的多種復雜的動作。但是現實中由于交通事故，自然災害，工傷，戰爭以及先天性疾病等諸多因素，殘肢患者為數甚多。據統計，全世界殘肢患者有數千萬之多。為了能讓殘肢者生活自理，并盡可能提高他們的生活質量，各種假手應運而生。因此，手缺損的重建一直是康復工程的一個重要課題。

理想的假手應在形狀和功能上與真手一樣。它不僅能替代人手的感覺和運動功能，而且還要像人手一樣具有優美的外形。但目前的技術還遠遠達不到這個理想的要求。人體上肢機構模型有27個自由度。其中手指部分有20個自由度。但目前科學水平還不能做到具有27個自由度的電子假手。美國、日本實驗研究的假手有7—11個自由度，但目前臨床使用的假手最多為3個自由度，以完成人手功能最常用的指伸、指屈、旋前、旋后、腕伸、腕屈6?個動作。盡管假手設計者面臨著巨大的技術困難，但假手的設計應包括以下標準：具有多種抓握模式并根據物體的形狀自動調節；物體的紋理、形狀和溫度可作為反饋信息；具有本體感覺；重量輕，外觀好；可以在潛意識下控制。雖然世界上商品化的假肢已達上千種，但無一能達到以上標準。

目前最先進的電子假手僅能完成人手的極少部分功能，而且其準確率也不能令人滿意，都存在各自的不足之處。當前使用較為廣泛的肌電假手也存在一定程度的缺陷。肌電假肢的最大優點是利用殘存肌肉系統以生理方式控制假肢的運動功能，但肌電控制本質上是一個開環控制系統，患者僅能用視覺和聽覺作為反饋信號，這就需要患者集中精力來控制假肢，而不利于對假肢狀況的掌握，而且有些患者殘肢由于殘肢過短、肌電信號弱等因素影響，導致肌電信號過弱而無法通過肌電信號控制假手。現在市場又出現語音控制的假手，這個的出現，給那些無法提取肌電的患者帶來了福音，但是語音控制的假手對于患者的聲音要求比較高。需要與患者訓練時聲音的音頻和音色比較接近，例如患者使用時由于感冒或喉嚨沙啞無法發出與訓練時的聲音而導致控制失效。語音假手在需要安靜的環境下使用不方便，如在會議中。因此，需要一種基于語音與肌電混合控制技術的假手，它結合二者的優點，可以根據患者的需求進行切換，取長補短，這對于患者來說無疑又是一個福音。

發明內容

本發明是要提供一種語音/肌電混合控制的電子假手，該電子假手具有語音控制系統和肌電控制系統，可以根據使用的實際情況來進行語音控制和肌電控制相互切換，可以讓患者在一種控制失效的情況下，同樣利用另一種控制，以免造成尷尬的局面，并能根據所處場合的不同，選擇最合適有效的控制方式。

本發明的技術方案是：一種語音/肌電混合控制的電子假手，包括語音控制系統，肌電控制系統，語音控制和肌電控制切換系統，語音切換控制關節系統，其特點是：語音控制和肌電控制切換系統由語音識別芯片組成，當語音識別芯片接收語音指令“肌電”時，輸出一個控制信號驅動肌電控制系統工作；當語音識別芯片接收語音指令“語音”時，語音識別芯片接通語音控制系統來控制假手；當語音識別芯片接收語音指令“協同”時，由語音識別芯片接收使用的語音控制命令，經處理后輸出控制信號至肌電控制系統進行假手關節的切換，語音控制系統與肌電控制系統同時工作。

語音切換控制關節系統包括語音識別芯片，肌電控制的單片機；當語音識別芯片接收到使用者說出指令“手部”，輸出一個高電平給肌電控制的單片機上控制手頭的引腳，單片機接到信號從而控制手部的開合；當語音識別芯片接收到使用者說出指令“腕部”輸出控制信號給肌電控制的單片機上控制腕部的引腳，從而控制腕部的左旋和右旋；當語音識別芯片接收到使用者說出指令“肘部”，輸出控制信號給肌電控制的單片機上控制肘部的引腳，從而控制肘部的屈伸。

語音控制系統包括語音識別芯片，驅動電路，語音芯片接收由使用者說出的指令，經過信號放大后輸入驅動電路驅動假手動作。

肌電控制系統包括前置放大電路，雙T濾波網，后置放大電路，A/D轉換，單片微機，經過前置放大電路輸入至雙T濾波網進行濾波處理，并經后置放大電路一次放大后送入A/D轉換及單片微機進行分析。

本發明的有益效果是：