[發(fā)明專利]外骨骼功能檢測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111685769A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瑩瑩;楊洪波;劉斌;賈朋飛;黃錕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103;A61B5/01;A61B5/0205;A61B5/0402;A61B5/11;A61B5/145;G01C23/00;G06F30/20
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 祁云珊

本發(fā)明公開了一種外骨骼功能檢測系統(tǒng)，包括：天軌懸吊模塊、足底壓力檢測分析模塊、三維動作捕捉模塊、多生理參數(shù)監(jiān)測模塊和人體建模仿真模塊；所述人體建模仿真模塊根據(jù)接受的所述壓力分析模塊、三維動作捕捉模塊和多生理參數(shù)監(jiān)測模塊獲得的數(shù)據(jù)進行建模分析，獲得外骨骼的運動學(xué)、動力學(xué)和生理學(xué)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的外骨骼功能檢測系統(tǒng)，人體建模仿真模塊通過結(jié)合獲得的步態(tài)分析數(shù)據(jù)、外骨骼整體的動作和運動軌跡、穿戴外骨骼的人體的生理參數(shù)數(shù)據(jù)進行建模分析，可獲得外骨骼的運動學(xué)、動力學(xué)和生理學(xué)數(shù)據(jù)，通過多種數(shù)據(jù)分析能對外骨骼本身的性能進行全面檢測，從而可以為制定外骨骼的優(yōu)化設(shè)計、功能完善的方案提供數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及康復(fù)助行器功能檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種外骨骼功能檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

外骨骼機器人是一種具備運動支撐防護功能的可穿戴式設(shè)備，具有廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療領(lǐng)域，康復(fù)外骨骼機器人能夠有效地輔助殘疾人進行上肢下肢的康復(fù)訓(xùn)練，大大減輕醫(yī)療人員的工作壓力。外骨骼機器人具有很好的應(yīng)用市場，為使外骨骼機器人具有更好的使用效果，需要對外骨骼的性能進行測試，從而優(yōu)化外骨骼的設(shè)計。目前對于外骨骼的綜合性能測試主要是側(cè)重于從醫(yī)學(xué)的角度對使用康復(fù)機器人進行康復(fù)訓(xùn)練的患者的康復(fù)效果進行評估，而不是評估外骨骼系統(tǒng)自身的性能。而對于外骨骼自身性能的測試通常是單模式外骨骼性能測試，外骨骼機器人功能測試主要集中在單項技術(shù)，如步態(tài)分析、肌肉模型、腦電信號、控制策略上。所以現(xiàn)在的方案不能從整體上反應(yīng)外骨骼自身的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種外骨骼功能檢測系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種外骨骼功能檢測系統(tǒng)，包括：天軌懸吊模塊、足底壓力檢測分析模塊、三維動作捕捉模塊、多生理參數(shù)監(jiān)測模塊和人體建模仿真模塊；

所述天軌懸吊模塊用于對穿戴外骨骼的人體提供懸掛支撐；

所述足底壓力檢測分析模塊包括用于檢測穿戴外骨骼的人體的足底壓力的壓力檢測模塊和用于根據(jù)所述壓力檢測模塊的檢測結(jié)果進行步態(tài)分析的壓力分析模塊；

所述三維動作捕捉模塊用于檢測外骨骼整體的動作和運動軌跡；

所述多生理參數(shù)監(jiān)測模塊用于對穿戴外骨骼的人體的生理參數(shù)進行監(jiān)測；

所述人體建模仿真模塊根據(jù)接受的所述壓力分析模塊、三維動作捕捉模塊和多生理參數(shù)監(jiān)測模塊獲得的數(shù)據(jù)進行建模分析，獲得外骨骼的運動學(xué)、動力學(xué)和生理學(xué)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的是，所述天軌懸吊模塊包括天軌、可滑動設(shè)置在所述天軌上的滑動件以及連接在所述滑動件上的用于對穿戴外骨骼的人體進行懸掛的。

優(yōu)選的是，所述滑動件限定穿戴外骨骼的人體只能按所述滑動件沿所述天軌上滑動的軌跡進行移動，所述壓力檢測模塊的檢測區(qū)域覆蓋穿戴外骨骼的人體的移動軌跡。

優(yōu)選的是，所述三維動作捕捉模塊為穿戴式三維動作捕捉裝置，可檢測至少包括外骨骼的外骨骼的空間位置、速度、加速度、角度、角速度和角加速度在內(nèi)的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的是，所述多生理參數(shù)監(jiān)測模塊為可穿戴在人體身上的生理參數(shù)監(jiān)測衣，所述生理參數(shù)監(jiān)測衣上設(shè)置有心電監(jiān)測模塊、心率監(jiān)測模塊、呼吸監(jiān)測模塊、溫度傳感器、皮電傳感器和血氧傳感器。

優(yōu)選的是，所述人體建模仿真模塊包括Anybody人體建模仿真軟件模塊。

優(yōu)選的是，所述人體建模仿真模塊還包括基于機器學(xué)習(xí)的模型校準(zhǔn)模塊。

優(yōu)選的是，所述模型校準(zhǔn)模塊與所述Anybody人體建模仿真軟件模塊、多生理參數(shù)監(jiān)測模塊、三維動作捕捉模塊和足底壓力檢測分析模塊均通信連接；