[發(fā)明專利]一種人體腰部運(yùn)動狀態(tài)檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810173129.0
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108273257B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李元;訾斌;錢森;王正雨;孫智;陳橋
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 合肥市科融知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34126
• 代理人: 胡治中

本發(fā)明提供一種人體腰部運(yùn)動狀態(tài)檢測裝置及檢測方法，所述檢測裝置，由1個腰部角度檢測裝置和2個以上的位移檢測裝置組成。其中，腰部角度檢測裝置由T形扭轉(zhuǎn)腰帶、腰帶連接組件和可調(diào)節(jié)腰帶組成。通過腰帶連接組件將T形扭轉(zhuǎn)腰帶與可調(diào)節(jié)腰帶活動連接在一起。位移檢測裝置分別與腰部角度檢測裝置相連接。有益的技術(shù)效果：該裝置采用柔索綁縛的方式，減少了檢測裝置對人體運(yùn)動的干擾，增加了檢測數(shù)據(jù)的有效性和精確性。本發(fā)明所提供的檢測方法，能夠精確獲取人體運(yùn)動時與盆骨連接的腰部和下肢的運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，為上下肢聯(lián)動式腰部康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計及研制提供理論和數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于運(yùn)動檢測領(lǐng)域，特別適用于人體腰部運(yùn)動狀態(tài)的狀態(tài)獲取，以及基于人體腰部運(yùn)動狀態(tài)的腰部康復(fù)機(jī)器人設(shè)計、評估及研制，具體是一種人體腰部運(yùn)動狀態(tài)檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)

老齡化的加重、交通事故的頻發(fā)以及久坐等原因?qū)е卵窟\(yùn)動功能障礙問題日益嚴(yán)重，且呈現(xiàn)年輕化的趨勢。同時，由于康復(fù)醫(yī)師的緊缺性，腰部康復(fù)機(jī)器人研究的必要性和緊急性逐漸凸顯，因此，越來越多的專家學(xué)者研制出各種類型的腰部運(yùn)動康復(fù)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)人體腰部的運(yùn)動康復(fù)。例如，中國專利號CN103622794A涉及的一種支撐座式腰部康復(fù)訓(xùn)練器，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，能夠模擬正常人行走過程中腰部骨盆的運(yùn)動規(guī)律，幫助病患進(jìn)行全方位的腰部運(yùn)動訓(xùn)練。中國專利號CN102068363A涉及的繩驅(qū)動腰部康復(fù)機(jī)器人，針對康復(fù)訓(xùn)練過程中如何協(xié)調(diào)控制康復(fù)病人的骨盆運(yùn)動軌跡問題，再現(xiàn)了康復(fù)病人在站立情況下的正常人骨盆運(yùn)動軌跡，以實(shí)現(xiàn)康復(fù)病人的腰部康復(fù)。中國專利號CN104127299A涉及的柔索氣動肌肉聯(lián)合驅(qū)動腰部康復(fù)機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)腰部六個自由度的康復(fù)訓(xùn)練，以達(dá)到腰部康復(fù)訓(xùn)練效果。

但這些腰部康復(fù)機(jī)器人都是使用正常人盆骨運(yùn)動軌跡作為預(yù)設(shè)軌跡，沒有正確的腰部運(yùn)動軌跡作為參考。而通過一些國內(nèi)外學(xué)術(shù)成果的研究表明，人體腰部相對于盆骨具有3個轉(zhuǎn)動自由度，下肢相對于盆骨具有3個轉(zhuǎn)動自由度，且人體走動或進(jìn)行其他運(yùn)動時，腰部和下肢相對于盆骨是運(yùn)動的，并呈現(xiàn)一定的運(yùn)動規(guī)律。國外相關(guān)研究成果表明，上下肢聯(lián)動對運(yùn)動康復(fù)效果更為明顯，因此，為了更好地獲取、檢測和了解人體姿態(tài)運(yùn)動規(guī)律，需要一種能夠全面檢測人體腰部運(yùn)動姿態(tài)的檢測裝置。

然而現(xiàn)有的檢測裝置明顯不能滿足對于腰部運(yùn)動康復(fù)的需求，其主要存在以下技術(shù)問題：

1.所發(fā)表的《一種測量人行走時骨盆運(yùn)動軌跡的新方法》(ISSN編號1006-7043，2006，1，128-131)，只能檢測人體走動時盆骨中心點(diǎn)的大致位移變化，并不能準(zhǔn)確分析到腰部運(yùn)動的六個自由度；

2.中國專利號CN103505342A涉及的一種外骨骼式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練裝置和中國專利號CN102499700A涉及的下肢康復(fù)人-機(jī)耦合力檢測裝置和方法均使用剛性桿件作為外骨骼對人體運(yùn)動姿態(tài)進(jìn)行測量，適應(yīng)性較差，并且會反作用于人體運(yùn)動，影響檢測軌跡的有效性和精確性；

3.上述兩種類型的檢測方式只檢測到了空間位置變化，沒有檢測到人體運(yùn)動的運(yùn)動速度、加速度等位姿變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有檢測裝置存在的技術(shù)問題，提供了一種人體腰部運(yùn)動狀態(tài)檢測裝置及檢測方法，該裝置采用柔索綁縛的方式，減少了檢測裝置對人體運(yùn)動的干擾，增加了檢測數(shù)據(jù)的有效性和精確性，此外，該裝置采用了9組柔索狀態(tài)檢測模塊和腰部角度檢測裝置，可以有效檢測到人體大范圍運(yùn)動時的運(yùn)動狀態(tài)，增加了可使用范圍，其柔索狀態(tài)檢測模塊采用了模塊化的設(shè)計，具有安裝靈活、維護(hù)簡單、使用方便等特點(diǎn)，其腰部角度檢測裝置3個旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動中心與腰帶轉(zhuǎn)動中心相互重合，有效地保證了檢測結(jié)果的正確性，該裝置能夠精確獲取人體運(yùn)動時與盆骨連接的腰部和下肢的運(yùn)動狀態(tài)，也可以為《一種六自由度并聯(lián)腰部康復(fù)訓(xùn)練裝置》(CN104224494A)等上下肢聯(lián)動式腰部康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計及研制提供理論和數(shù)據(jù)支持。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：