[發明專利]一種基于多傳感器數據融合的可穿戴式人體上肢肌肉運動疲勞檢測及訓練系統

在審

• 申請號: 201811290259.9
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109222969A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 任海川;李慶明;毛曉波;董杰超;劉明康;李臣宏;王邦鋒;段虎飛;李世博;楊朝中;毛帆;鄒青青
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: A61B5/0488
• 分類號: A61B5/0488;A61B5/1455;A61B5/00
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1.本發明公開了一種基于多傳感器數據融合的可穿戴式人體上肢肌肉運動疲勞檢測及訓練系統，系統包括信號采集模塊、數據處理及控制模塊、報警模塊和人機交互模塊，是一種可穿戴的便攜式檢測設備，其特征在于采集模塊是由表面肌電傳感器、肌音傳感器和血氧傳感器集成的一個傳感器陣列，固定在充氣袖帶的內側表面以便與人體上肢皮膚接觸；測量時，表面肌電傳感器和肌音傳感器放置在與肌腹接觸的位置，血氧飽和度的采集端放置在手腕血管密集處，充氣袖帶纏繞在被測上肢相應部位，通過充氣使電極陣列與皮膚緊密貼合，可準確采集人體上肢肌肉運動過程的表面肌電信號、肌音信號和血氧飽和度信號；放大、濾波電路和控制器集成在同一塊芯片上，放置于袖帶夾層；此硬件結構的設計可以減小導線對運動的影響，有效實現可穿戴的人體上肢肌肉運動疲勞檢測，且多種傳感器采集克服運動出汗等現象對肌肉運動疲勞分析的影響。

2.根據權利1所述的數據處理及控制模塊，其特征在于將通過多種傳感器采集到的數據分別取固定窗函數內的數據進行中值頻率和平均功率頻率計算，分析每個信號的疲勞參數；采用加權平均法進行多傳感器數據融合，即每種傳感器參數占特定的權重，將加權平均后的融合值作為最終的疲勞指標；當所述表征用戶肌肉疲勞指標（即融合值）超過疲勞閾值時，控制模塊發出指令，報警模塊發出疲勞報警。

3.根據權利1所述的基于多傳感器數據融合的可穿戴式人體上肢肌肉運動疲勞檢測及訓練系統具有肌肉力量訓練模式，其特征在于，將原始表面肌電信號和原始肌音信號分別做包絡檢測，并進行波形特征和峰值識別，采用數據加權平均融合算法準確識別人體上肢動作和肌肉力量，無線傳輸模塊可將信號上傳至人機交互模塊，當人體動作和力度與人機交互模塊設定好的虛擬游戲任務動作和力度相吻合時，記1分并進入下一個訓練動作，完成預設一整套游戲任務后，系統將訓練成績分為A、B、C、D、E五個等級，最終實現人體上肢肌肉力量訓練的綜合評價，訓練過程也可實現肌肉疲勞狀態的監測及預警；訓練成績、訓練者姓名和訓練時間可實時存入系統中，以便查詢及追蹤訓練過程。