[實用新型]一種人體下肢多傳感測量系統

有效

• 申請號: 202020075333.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN211883801U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陶云飛;黃玉平;鄭繼貴;陳靚;原譽桐;姜濤
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/107;A61B5/0488;A61B5/22;A61B5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本實用新型涉及一種人體下肢多傳感測量系統，屬于外骨骼機器人和人機協同控制領域；包括大腿柔性松緊布料、外側大腿板、大腿板慣性單元傳感器、角編碼器、2根長鋼絲繩、2根短鋼絲繩、力傳感器、外側小腿板、小腿板慣性單元傳感器、小腿無線型肌電傳感器、小腿柔性松緊布料、內側小腿板、凸起、內側大腿板、膝蓋包裹板和大腿無線型肌電傳感器；同時在測量系統中，集成了四種測量傳感器，并經過設計實現各測量傳感器相互之間的協作配合測量，最終實現了實時對人體下肢多塊肌肉肌電信號采集、多種運動角度、位姿信號測量、屈/伸運動狀態力學信號測量。

技術領域

本實用新型屬于外骨骼機器人和人機協同控制領域，涉及一種人體下肢多傳感測量系統。

背景技術

在穿戴及使用外骨骼機器人過程中，良好的人機協同是重要保障及目標，而人體的狀態感知是極其關鍵的。目前，獨立的人體下肢多傳感測量系統較少，且多采用單點表面肌電測量傳感器，實時測量效果較差；在運動過程中，測量系統在膝關節位置處的軸線常常與膝關節軸線不重合，導致人體下肢的位姿測量不準確；膝關節的力信號采集通常僅采集屈曲運動狀態，未對伸展運動狀態的力學信號進行采集。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種人體下肢多傳感測量系統，實現了實時對人體下肢多塊肌肉肌電信號采集、多種運動角度、位姿信號測量、屈/伸運動狀態力學信號測量。

本實用新型解決技術的方案是：

一種人體下肢多傳感測量系統，包括大腿柔性松緊布料、外側大腿板、大腿板慣性單元傳感器、角編碼器、2根長鋼絲繩、2根短鋼絲繩、力傳感器、外側小腿板、小腿板慣性單元傳感器、小腿無線型肌電傳感器、小腿柔性松緊布料、內側小腿板、凸起、內側大腿板、膝蓋包裹板和大腿無線型肌電傳感器；其中，大腿柔性松緊布料套裝在人體的大腿部位；小腿柔性松緊布料套裝在人體的小腿部位；大腿無線型肌電傳感器設置在大腿柔性松緊布料的內壁；小腿無線型肌電傳感器設置在小腿柔性松緊布料的內壁；膝蓋包裹板安裝在人體的膝蓋處；外側大腿板固定安裝在大腿柔性松緊布料的外側側壁；內側大腿板固定安裝在大腿柔性松緊布料的內側側壁；外側小腿板固定安裝在小腿柔性松緊布料的外側側壁；內側小腿板固定安裝在小腿柔性松緊布料的內側側壁；外側大腿板的軸向底端、外側小腿板的軸向底端與膝蓋包裹板的一端側壁旋轉連接；角編碼器設置在該旋轉連接處；內側大腿板的軸向底端、內側小腿板的軸向底端與膝蓋包裹板的另一端側壁旋轉連接；大腿板慣性單元傳感器固定設置在外側大腿板軸向頂端的外側壁；小腿板慣性單元傳感器固定設置在外側小腿板軸向底端的外側壁；凸起設置在外側小腿板軸向中部的外側壁；力傳感器設置在外側小腿板的外壁，且位于外側小腿板軸向頂端與凸起之間；其中1根長鋼絲繩的軸向一端與外側大腿板的一側側壁固連；軸向另一端與力傳感器固連；另1根長鋼絲繩的軸向一端與外側大腿板的另一側側壁固連；軸向另一端與力傳感器固連；其中1根短鋼絲繩的軸向一端與凸起的一側側壁固連；軸向另一端與力傳感器固連；另1根短鋼絲繩的軸向一端與凸起的另一側側壁固連；軸向另一端與力傳感器固連。

在上述的一種人體下肢多傳感測量系統，所述大腿柔性松緊布料和小腿柔性松緊布料均為筒狀結構；大腿柔性松緊布料緊貼人體大腿肌肉；小腿柔性松緊布料緊貼人體小腿肌肉；膝蓋包裹板為拱形結構。

在上述的一種人體下肢多傳感測量系統，所述大腿無線型肌電傳感器和小腿無線型肌電傳感器均呈均勻陣列分布。

在上述的一種人體下肢多傳感測量系統，所述2根長鋼絲繩和2根短鋼絲繩呈×字形分布。

在上述的一種人體下肢多傳感測量系統，所述膝蓋包裹板的內型面與人體膝蓋外部輪廓吻合，實時保持與人體膝蓋運動軸線同軸。

在上述的一種人體下肢多傳感測量系統，當人體下肢運動時，大腿無線型肌電傳感器實現實時測量人體大腿各肌肉的機電信號；小腿無線型肌電傳感器實現實時測量人體小腿各肌肉的機電信號。