[發(fā)明專利]一種多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710546027.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN107334600B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖嶺;王琪;左旭輝;李亞名;于振中;李文興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈工大機(jī)器人（合肥）國(guó)際創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11;A61H1/02
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開了一種多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)，其應(yīng)用于上肢康復(fù)機(jī)器人。多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)包括多路數(shù)據(jù)采集模塊、多路數(shù)據(jù)處理模塊、多路數(shù)據(jù)傳輸模塊。多路數(shù)據(jù)采集模塊采集多路模擬量數(shù)字量傳感器的數(shù)據(jù)；多路數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓值的換算，電壓值與角度值的換算，電壓值與壓力值的換算；多路數(shù)據(jù)傳輸模塊自定義協(xié)議組包和數(shù)據(jù)發(fā)送。多路數(shù)據(jù)采集模塊包括三類數(shù)值采集單元。多路數(shù)據(jù)處理模塊包括采集值轉(zhuǎn)換成電壓值單元、電壓值轉(zhuǎn)換成角度值單元、電壓值轉(zhuǎn)換成壓力值單元、字符串?dāng)?shù)據(jù)解析單元、多圈傳感器值轉(zhuǎn)換成實(shí)際關(guān)節(jié)角度值單元。多路數(shù)據(jù)傳輸模塊包括自定義協(xié)議組包單元、數(shù)據(jù)填充發(fā)送單元、UART通信單元。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域中的一種信號(hào)采集系統(tǒng)，具體是一種多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)于上肢康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)尚處于起步研發(fā)階段，產(chǎn)品主要分布在純機(jī)械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和帶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的半自動(dòng)化和自動(dòng)化領(lǐng)域。對(duì)應(yīng)的純機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品調(diào)動(dòng)不了患者參與的主動(dòng)積極性；對(duì)應(yīng)帶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的產(chǎn)品往往采用的是專用的數(shù)據(jù)采集裝置，需要定制且不具有普遍性和通用性，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也相應(yīng)的需要根據(jù)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行定制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)，其考慮到了上肢康復(fù)機(jī)器人中需要對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)信號(hào)、力學(xué)信號(hào)進(jìn)行采集，并且采用的是通用的采集裝置，采集裝置的輸出數(shù)據(jù)類型可以是模擬量也可以是數(shù)字量。

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)，其應(yīng)用于上肢康復(fù)機(jī)器人，所述上肢康復(fù)機(jī)器人具有單圈角度傳感器、多圈角度傳感器、壓力傳感器；所述多通道混合信號(hào)采集系統(tǒng)包括多路數(shù)據(jù)采集模塊、多路數(shù)據(jù)處理模塊、多路數(shù)據(jù)傳輸模塊；

所述多路數(shù)據(jù)采集模塊包括單圈角度傳感器數(shù)值采集單元、壓力傳感器數(shù)值采集單元、多圈角度傳感器數(shù)值采集單元；所述單圈角度傳感器數(shù)值采集單元讀取所述單圈角度傳感器的采樣值；所述壓力傳感器數(shù)值采集單元讀取所述壓力傳感器的采樣值；所述多圈角度傳感器數(shù)值采集單元讀取所述多圈角度傳感器的采樣值；

所述多路數(shù)據(jù)處理模塊包括采集值轉(zhuǎn)換成電壓值單元、電壓值轉(zhuǎn)換成角度值單元、電壓值轉(zhuǎn)換成壓力值單元、字符串?dāng)?shù)據(jù)解析單元、多圈傳感器值轉(zhuǎn)換成實(shí)際關(guān)節(jié)角度值單元；所述采集值轉(zhuǎn)換成電壓值單元通過所述單圈角度傳感器數(shù)值采集單元將所述單圈角度傳感器的采樣值轉(zhuǎn)換成采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值一，其還通過所述壓力傳感器數(shù)值采集單元將所述壓力傳感器的采樣值轉(zhuǎn)換成采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值二；所述電壓值轉(zhuǎn)換成角度值單元通過采用在所述采集值轉(zhuǎn)換成電壓值單元中獲取的采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值一，根據(jù)所述單圈角度傳感器的自身參數(shù)將采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值一轉(zhuǎn)換成所述上肢康復(fù)機(jī)器人的上肢關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；所述電壓值轉(zhuǎn)換成壓力值單元通過采用在所述采集值轉(zhuǎn)換成電壓值單元中獲取的采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值二，根據(jù)所述壓力傳感器的自身參數(shù)將采樣點(diǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)的電壓值二轉(zhuǎn)換成所述上肢康復(fù)機(jī)器人的手部施加的握力；所述字符串?dāng)?shù)據(jù)解析單元通過讀取所述多圈角度傳感器數(shù)值采集單元中獲得的所述多圈角度傳感器的采樣值，根據(jù)所述多圈角度傳感器的數(shù)據(jù)協(xié)議解析出所述多圈傳感器的轉(zhuǎn)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)數(shù)據(jù)和不滿一圈時(shí)的角度數(shù)據(jù)；所述多圈傳感器值轉(zhuǎn)換成實(shí)際關(guān)節(jié)角度值單元通過所述字符串?dāng)?shù)據(jù)解析單元中得到的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)數(shù)據(jù)和不滿一圈時(shí)的角度數(shù)據(jù)，與所述上肢康復(fù)機(jī)器人的齒輪傳動(dòng)比結(jié)合，換算成實(shí)際采樣時(shí)刻關(guān)節(jié)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)位置；

所述多路數(shù)據(jù)傳輸模塊包括自定義協(xié)議組包單元、數(shù)據(jù)填充發(fā)送單元、UART通信單元；所述自定義協(xié)議組包單元實(shí)現(xiàn)數(shù)組的組包；所述數(shù)據(jù)填充發(fā)送單元將所述多路數(shù)據(jù)處理模塊中獲得的對(duì)應(yīng)傳感器及其數(shù)據(jù)，放在所述自定義協(xié)議組包單元的數(shù)據(jù)區(qū)的編碼和數(shù)據(jù)位置，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)的幀數(shù)據(jù)交由所述UART通信單元發(fā)送。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述自定義協(xié)議組包單元按照幀頭_數(shù)據(jù)長(zhǎng)度_數(shù)據(jù)區(qū)_幀校驗(yàn)_幀尾的數(shù)據(jù)幀格式，進(jìn)行數(shù)組的組包。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)區(qū)為編碼+數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀格式。