[發(fā)明專利]一種雙側(cè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110332885.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN112951360B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 但果;肖偉;李維犇;陳凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H20/00
• 分類號(hào): G16H20/00;G06V40/20;G06N3/044;G06N3/08
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 謝松

本發(fā)明公開了一種雙側(cè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法與系統(tǒng)，方法包括：采集健側(cè)肌電信息、健側(cè)手指姿態(tài)信息和患側(cè)手指姿態(tài)信息；根據(jù)健側(cè)肌電信息和健側(cè)手指姿態(tài)信息，得到健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息；根據(jù)健側(cè)手指姿態(tài)信息、患側(cè)手指姿態(tài)信息和健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息，控制患側(cè)手指運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過健側(cè)的表面肌電信息和彎曲角度信息作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制患側(cè)手部運(yùn)動(dòng)；引入視覺反饋信號(hào)，輔助患者進(jìn)行作業(yè)訓(xùn)練，提高主動(dòng)康復(fù)療效，并采用運(yùn)動(dòng)肌電信息、健側(cè)手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息、患側(cè)手指姿態(tài)信息以及視覺反饋信號(hào)作為反饋回路，通過分析肌電信息與手指姿態(tài)信息，建立運(yùn)動(dòng)預(yù)測模型，用于預(yù)測下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從而控制患側(cè)的運(yùn)動(dòng)角度，解決鏡像運(yùn)動(dòng)協(xié)同性的延時(shí)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及手功能康復(fù)與醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種雙側(cè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

偏癱，又稱為半身不遂，是指同一側(cè)上下肢、面肌、舌肌下部的運(yùn)動(dòng)障礙。手功能障礙是偏癱患者的主要問題之一。由于手的動(dòng)作精細(xì)，功能恢復(fù)難度大，對(duì)手功能障礙的預(yù)防和治療正確與否直接影響上肢功能與日常生活活動(dòng)能力的恢復(fù)。

在臨床康復(fù)中，通常使用運(yùn)動(dòng)療法和作業(yè)療法幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練即康復(fù)師輔助患者進(jìn)行重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)增加關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍和活動(dòng)能力，抑制異常姿勢；作業(yè)訓(xùn)練即設(shè)置一些個(gè)體化的作業(yè)活動(dòng)，重點(diǎn)訓(xùn)練肢體功能以及日常生活能力。鏡像運(yùn)動(dòng)療法最早運(yùn)用于受功能康復(fù)，是一種有效的治療方法。基于鏡像運(yùn)動(dòng)療法原理，人們針對(duì)偏癱患者的訓(xùn)練開發(fā)了對(duì)側(cè)肢體協(xié)同運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，然而雙側(cè)同步運(yùn)動(dòng)的協(xié)同性是該系統(tǒng)的一大難題，目前沒有有效的控制方法使之協(xié)同運(yùn)動(dòng)。

且當(dāng)前主流的手功能康復(fù)器械都是剛體材料制成，該種器械重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜不便于穿戴；剛體結(jié)構(gòu)易對(duì)患者造成二次傷害；剛體結(jié)構(gòu)在患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練過程中對(duì)手功能的束縛過大，不利于患者進(jìn)行作業(yè)訓(xùn)練。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種雙側(cè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有有效的控制方法使偏癱患者的雙側(cè)手指能協(xié)同運(yùn)動(dòng)，此外，手功能康復(fù)器械都是剛體材料制成，該種器械重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜不便于穿戴；剛體結(jié)構(gòu)易對(duì)患者造成二次傷害；剛體結(jié)構(gòu)在患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練過程中對(duì)手功能的束縛過大，不利于患者進(jìn)行作業(yè)訓(xùn)練的問題。

本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙側(cè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法，其中，所述方法包括：

采集健側(cè)肌電信息、健側(cè)手指姿態(tài)信息和患側(cè)手指姿態(tài)信息；

根據(jù)所述健側(cè)肌電信息和所述健側(cè)手指姿態(tài)信息，得到健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息；

根據(jù)所述健側(cè)手指姿態(tài)信息、所述患側(cè)手指姿態(tài)信息和所述健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息，控制患側(cè)手指運(yùn)動(dòng)。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，其中，所述根據(jù)所述健側(cè)肌電信息和所述健側(cè)手指姿態(tài)信息，得到健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息包括：

分別對(duì)所述健側(cè)肌電信息和所述健側(cè)手指姿態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理，得到肌電信息片段和手指姿態(tài)信息片段；其中，所述預(yù)處理包括平滑濾波、分割和歸一化；

根據(jù)所述肌電信息片段和所述手指姿態(tài)信息片段，得到健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，其中，所述根據(jù)所述肌電信息片段和所述姿態(tài)信息片段，得到健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息包括：

根據(jù)所述肌電信息片段，確定手指運(yùn)動(dòng)模式；

根據(jù)所述姿態(tài)信息片段，得到健側(cè)和患側(cè)的姿態(tài)差異值；其中，所述姿態(tài)差異值用于表征健側(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測值與患側(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡反饋值的差；

根據(jù)所述姿態(tài)差異值，確定手指彎曲角度；

根據(jù)所述手指運(yùn)動(dòng)模式和所述手指彎曲角度，確定健側(cè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測信息。