[發明專利]一種用于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統

在審

• 申請號: 201810220841.1
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108261274A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 郭偉超;盛鑫軍;華磊
• 申請（專利權）人: 郭偉超
• 主分類號: A61F2/72
• 分類號: A61F2/72;A61F2/68
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種用于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統，涉及截肢患者康復與靈巧假肢智能操控領域，包括信息采集與反饋模塊、信號解碼與反饋編碼模塊、假肢控制與感知模塊、計算機輔助訓練軟件；信息采集與反饋模塊采集殘肢生物信號，信號解碼與反饋編碼模塊進行解析并解碼出運動指令；假肢控制與感知模塊將假肢的傳感反饋模式傳遞給信號解碼與反饋編碼模塊，信號解碼與反饋編碼模塊進行編碼并傳遞給信息采集與反饋模塊；信號解碼與反饋編碼模塊還將殘肢生物信號無線傳輸給計算機輔助訓練軟件。本發明既實現了對多自由度靈巧假肢的直觀控制，又能感知假肢的抓取信息，并能幫助患者迅速掌握靈巧假肢的操控方法。

技術領域

本發明涉及截肢患者康復與靈巧假肢智能操控領域，尤其涉及一種于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統。

背景技術

我國殘疾人口數量巨大，肢體功能替代與康復器械是提高殘疾人生活質量及助殘扶貧不可或缺的民生裝備。因失去手部導致的截肢患者工作和生活能力下降，已成為無法回避的社會問題。目前我國大多數肢體殘疾患者未得到有效的康復治療。總體上看，現有的高性能靈巧假肢價格偏高，超出了大部分截肢患者的承受能力；而價格相對低廉的假肢功能和性能普遍不足。截肢患者大部分還是佩戴美容假肢，這種裝飾性假肢的應用數量約占假肢市場的一半以上，但美容假肢不具備操作功能，無助于殘疾人恢復生活和工作能力。現有的功能性假肢主流產品是單自由度假肢，而此類假肢只能完成簡單的夾持操作，難以滿足截肢患者的生活需求。

國外進口的多自由度假肢以及國產的多手指假肢在結構上已足夠靈巧，但其肌電接口仍是傳統的開關控制，通過頻繁的肌肉收縮實現自由度間的切換，使得假肢控制繁瑣、不自然。肌電信號的模式識別技術實現了自然肌肉收縮到假肢手動作的直觀映射，但還未從實驗室研究轉化為商業假肢應用，且大多數截肢患者需要很長時間的康復訓練才能掌握控制技巧。此外，當前的假肢接口只關注控制指令的正向傳遞，忽視了假肢抓取狀態的信息反饋，患者缺乏對假肢的感覺能力。若截肢患者不能感受到假肢手抓取過程中的觸、壓、滑等感知信息，會很大程度上影響假肢的接受度。正是由于假肢的操控性能低且缺乏感知反饋，截肢患者的假肢安裝使用比例偏低。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種用于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統，對于改善肢體殘疾患者的生活質量、幫助該群體恢復生活和部分工作能力，具有重要的社會意義和經濟價值。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是既能實現對多自由度靈巧假肢的直觀控制，又能感知假肢的抓取信息，其計算機輔助訓練軟件能幫助患者迅速掌握靈巧假肢的操控方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統。

在本發明的較佳實施方式中，一種用于假肢手控制與感知的雙向殘肢接口系統，包括信息采集與反饋模塊、信號解碼與反饋編碼模塊、假肢控制與感知模塊、計算機輔助訓練軟件；信息采集與反饋模塊將采集到的殘肢生物信號傳給信號解碼與反饋編碼模塊，信號解碼與反饋編碼模塊對所述生物信號進行解析并將解碼出的運動指令傳送給假肢控制與感知模塊用以控制假肢的操作；假肢控制與感知模塊將假肢的傳感反饋模式傳遞給信號解碼與反饋編碼模塊，信號解碼與反饋編碼模塊對反饋模式進行編碼并將反饋刺激信號傳遞給信息采集與反饋模塊；信號解碼與反饋編碼模塊還可將信息采集與反饋模塊采集的殘肢生物信號無線傳輸給計算機輔助訓練軟件，借助虛擬假肢進行康復訓練。

進一步地，所述信息采集與反饋模塊包括至少四通道的生物傳感器、至少一通道的刺激器和可伸縮結構，通過可伸縮結構把生物傳感器和所述刺激器佩戴在殘肢上。

進一步地，所述生物傳感器為肌電或近紅外光譜或肌音或三者的組合傳感器，用以采集殘肢肌肉活動對應的生物信號。

進一步地，所述刺激器為電刺激器或震動刺激器或二者的組合，用以刺激殘肢產生觸、壓、滑等感覺。