[實(shí)用新型]一種基于生物電阻測量的仿生假肢

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720024389.2
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN206730022U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳祖智
• 申請（專利權(quán)）人: 云南巨能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: A61F2/54
• 分類號: A61F2/54;A61F2/58;A61F2/72
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，包括生物電阻測量模塊、信號處理控制模塊和機(jī)械手，所述信號處理控制模塊通過線纜向生物電阻測量模塊發(fā)送激勵信號，在激勵信號的作用下生物電阻測量模塊對生物電阻進(jìn)行測量，將測量數(shù)據(jù)回傳至信號處理控制模塊，所述信號處理控制模塊對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行生物電阻分布分析并解讀肌肉或骨骼的運(yùn)動方式，根據(jù)解讀結(jié)果數(shù)據(jù)通過線纜向機(jī)械手發(fā)出控制命令信號，機(jī)械手根據(jù)控制命令信號執(zhí)行相應(yīng)的動作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述動作包括手指運(yùn)動，手腕運(yùn)動，以及拇指關(guān)節(jié)處的上下運(yùn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述激勵信號為電壓激勵信號或者電流激勵信號；所述生物電阻測量模塊具體包括可穿戴在截肢部位的生物電阻測量腕帶，所述生物電阻測量腕帶包括均勻分布在腕帶內(nèi)側(cè)的電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述電極由導(dǎo)電布構(gòu)成，所述電極的數(shù)量N=2^n，n為大于或等于2的自然數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，當(dāng)激勵信號為電流激勵信號時(shí)，所述生物電阻測量模塊為無源電極測量模塊，具體為激勵電壓經(jīng)電流源后產(chǎn)生AC電流，通過模擬開關(guān)向?qū)щ姴茧姌O進(jìn)行激勵。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述生物電阻測量模塊包括電流源、模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器、濾波器、可編程增益放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，電流源通過模擬開關(guān)對電極進(jìn)行激勵，激勵后運(yùn)算放大器測量生物電阻信號，得到的生物電阻信號經(jīng)濾波器、可編程增益放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的處理，將生物電阻信號傳遞至信號處理控制模塊；

所述信號處理控制模塊接收生物電阻測量模塊中模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，并對生物電阻信號進(jìn)行實(shí)部和虛部的解調(diào),具體還包括數(shù)字控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊，所述數(shù)字控制模塊通過控制直接數(shù)字式頻率合成器DDS和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊產(chǎn)生激勵電壓供給電流源，所述數(shù)字控制模塊還對模擬開關(guān)進(jìn)行選開控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述信號控制處理模塊還包括存儲模塊，肌肉或者骨骼佩戴腕帶后，肌肉或骨骼作出相應(yīng)的運(yùn)動，信號控制處理模塊控制腕帶的生物電阻測量模塊測量并采集生物電阻信號，并進(jìn)行解調(diào)，隨后在數(shù)字控制模塊的控制下，將相應(yīng)的運(yùn)動與采集并解調(diào)后的生物電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，用于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述信號處理控制模塊還包括神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模塊，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模塊的控制包括訓(xùn)練和實(shí)施，所述神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練具體為，在某一特定動作下，在信號處理控制模塊控制下的生物電阻測量模塊不斷對生物電阻信號進(jìn)行采集，通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)并記憶該項(xiàng)特定動作；所述神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施具體為，運(yùn)用訓(xùn)練后的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)假肢佩戴者再次實(shí)施該特定動作時(shí)，生物電阻測量模塊會采集到與神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)同樣類別的信號，通過神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，此信號將被神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)解讀為一特定動作，在信號處理控制模塊的控制下調(diào)用該項(xiàng)特定動作的數(shù)據(jù)，向機(jī)械手發(fā)送控制指令，使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)特定的動作。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，所述信號處理控制模塊還包括通訊模塊，通過通訊模塊將采集到的生物阻抗數(shù)據(jù)傳遞給PC或手機(jī)終端，通過PC或手機(jī)終端對某一特定動作的生物阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和計(jì)算，并通過通訊模塊反饋至信號處理控制模塊，在信號處理控制模塊的控制下，使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)特定動作。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于生物電阻測量的仿生假肢，其特征在于，當(dāng)激勵信號為電流激勵信號時(shí)，所述生物電阻測量模塊為有源電極測量模塊。