[發(fā)明專利]一種人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量裝置、測(cè)量方法及電子設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110499365.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113080946A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;袁妍;劉鵬;葛亮;劉正士
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11;A61B5/103;A61B5/00;A61B5/22
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 朱艷

1.一種人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量裝置，其特征在于，其包括：

測(cè)力踏板，所述測(cè)力踏板設(shè)置于人體足底；

至少三個(gè)姿態(tài)測(cè)量裝置，分別設(shè)置于人體的小腿、大腿及軀干位置；

上位機(jī)，分別與所述姿態(tài)測(cè)量裝置及所述測(cè)力踏板連接，所述上位機(jī)用于根據(jù)接收的人體坐站轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)過程中所述測(cè)力踏板測(cè)得的足底力數(shù)據(jù)和各所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的人體的小腿、大腿及軀干位置的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)，來獲取踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)力踏板包括二維力測(cè)量裝置或多維力測(cè)量裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量裝置，其特征在于，所述姿態(tài)測(cè)量裝置包括兩軸加速度傳感器和單軸陀螺儀的組合，或六軸慣性傳感器，或九軸姿態(tài)傳感器。

4.一種人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，包括：

利用測(cè)力踏板測(cè)量人體坐站轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)過程中的足底力數(shù)據(jù)，利用姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)量的人體坐站轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)過程中人體的小腿、大腿及軀干位置的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)；

利用所述足底力數(shù)據(jù)及所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，在利用測(cè)力踏板測(cè)量人體坐站轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)過程中的足底力數(shù)據(jù)的步驟中，所述足底力數(shù)據(jù)包括人體足底水平力、法向力和力的作用位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，利用所述人體的小腿、大腿及軀干位置的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)中的歐拉角計(jì)算人體的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，在人體坐站轉(zhuǎn)移過程中，利用所述足底力數(shù)據(jù)及所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩的步驟包括：

根據(jù)所述足底力數(shù)據(jù)獲取踝關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)所述足底力數(shù)據(jù)和小腿處的所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)來獲取膝關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)軀干處的所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)來獲取髖關(guān)節(jié)力矩。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)人體臀部離開座位前，利用所述足底力數(shù)據(jù)及所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩的步驟包括：

根據(jù)所述足底力數(shù)據(jù)獲取踝關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)所述足底力數(shù)據(jù)和小腿處的所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)來獲取膝關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)軀干處的所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)來獲取髖關(guān)節(jié)力矩；

根據(jù)所述足底力數(shù)據(jù)和小腿處、大腿處及軀干處的所述姿態(tài)測(cè)量裝置測(cè)得的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)來獲取座位支持力，并根據(jù)所述座位支持力判斷人體臀部是否離開座位；

當(dāng)人體臀部離開座位后，利用所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩的步驟包括：

根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)、人體小腿、大腿和軀干的質(zhì)心坐標(biāo)、人體小腿、大腿和軀干的長度獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的總勢(shì)能和動(dòng)能；

根據(jù)所述人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的總勢(shì)能和動(dòng)能來獲取人體坐站轉(zhuǎn)移過程中踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)力矩。

9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任意一項(xiàng)所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法，其特征在于，所述人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法還包括，根據(jù)獲取的人體坐站轉(zhuǎn)移過程中的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)力矩來判斷人體坐站轉(zhuǎn)移過程中人體下肢運(yùn)動(dòng)能力、肌力以及平衡能力的步驟。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括相互耦合的處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有程序指令，當(dāng)所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的人體坐站轉(zhuǎn)移能力測(cè)量方法。