CN107647951A - 用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 - Google Patents
用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107647951A CN107647951A CN201710910680.4A CN201710910680A CN107647951A CN 107647951 A CN107647951 A CN 107647951A CN 201710910680 A CN201710910680 A CN 201710910680A CN 107647951 A CN107647951 A CN 107647951A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- host computer
- command information
- computer
- generates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2/72—Bioelectric control, e.g. myoelectric
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2002/6809—Operating or control means acoustic
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2002/701—Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2002/704—Operating or control means electrical computer-controlled, e.g. robotic control
Abstract
本申请公开一种用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质。该方法包括：通过上位机生成命令信息，所述上位机包括移动电子设备；所述上位机将所述命令信息发送至下位机；所述下位机解析所述命令信息，生成控制指令；以及上下肢运动装置通过所述控制指令完成指定动作。本申请公开的用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及康复及运动辅助系统技术领域，具体而言，涉及一种用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质。
背景技术
中国存在大量因疾病、事故引起的上下肢功能瘫痪或者缺失。其中，针对上下肢功能瘫痪患者，在手术及其他疗法发展的同时，智能的物理疗法对神经，肌肉训练，具有重要意义。而目前市场还未出现针对这类瘫痪患者进行康复训练或者功能辅助的便携式外骨骼康复/辅助设备。以医疗康复及生活辅助为目的的外骨骼设备目前依然处在起步阶段。国外针对上肢和下肢康复训练均有若干产品，且主体都是针对医院，对于个人或家庭而言，价格及其昂贵。而国内自助研发的外骨骼设备大都运用在下肢功能实现上，且价格昂贵体积庞大，而上肢包括手臂功能的康复辅助设备目前还是空白。目前市场上的外骨骼设备主要分为康复类和功能辅助类。康复类针对上肢瘫痪或丧失基本功能的患者，通过智能康复设备训练，提升自理能力。功能辅助类针对丧失基本功能的患者，通过外骨骼设备等外力来恢复其基本的抓握等功能。
而针对上下肢缺失患者而言，假肢作为必需品，在全球众多肢体残疾的患者中，仅有少数人能负担得起佩戴假肢。现在市场上的假肢大部分是装饰性假肢，外观设计跟真实手臂一样，但没有任何功能；部分假肢开始尝试通过生物电流信号来控制其运动，商业化后价格昂贵，且手势单一，一般家庭难以承受。而且在高端假肢和康复辅助设备中，还没有利用手机或者其他便携式嵌入式系统设备作为上位机去控制上下肢运动的装置，仅仅是基于单片机等芯片开发的控制系统，由于芯片运算能力有限，故控制功能单一，在对肌电信号分析中，分析精度低、实时性很差，只能运行一些既定的运动模式，且不具有通用性，发开成本高，从而导致价格昂贵，不适用广泛的市场推广。
除此之外，目前市场上少数基于生物信号控制的上下肢康复及运动辅助系统，是通过肌电或者脑电控制的仿生手/臂/脚/腿，存在着成本高，算法不稳定，运算时间长。目前市场上的通过肌电的解决方案，一般是直接对单一肌肉表面信号进行信号幅度采集，用于作为肌肉触发指定运动的指令。现存的方法会受到周围电磁信号，本身人体运动低频信号，电机带入噪声，其他肌肉族群信号，深部肌肉信号及白噪声的影响。导致运动指令不明确和主观意识运动不可按质按量的完成。
因此，需要一种新的用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一方面，提出一种用于辅助上下肢运动的方法，该方法包括：通过上位机生成命令信息，所述上位机包括移动电子设备；所述上位机将所述命令信息发送至下位机；所述下位机解析所述命令信息，生成控制指令；以及上下肢运动装置通过所述控制指令完成指定动作。
在本公开的一种示例性实施例中，所述移动电子设备所搭载的嵌入式系统，包括：Android系统，嵌入式Linux系统，WindowsCE系统，VxWorks系统。
在本公开的一种示例性实施例中，所述通过上位机生成命令信息，包括：获取语音信息；对所述语音信息进行语音识别，生成识别信息；以及通过所述识别信息生成所述命令信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述对所述语音信息进行语音识别，生成识别信息，包括：通过离线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息；以及通过在线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述通过上位机生成命令信息，包括：所述上位机通过触控信息生成所述命令信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述上位机通过触控信息生成所述命令信息，包括：在所述移动电子设备的触控屏上，通过点击预设按钮生成所述触控信息；以及通过所述触控信息生成所述命令信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述通过上位机生成命令信息，包括：所述上位机通过肌电采集信息生成所述命令信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述上位机通过肌电采集信息生成所述命令信息，包括：获取人体表面的肌电信号生成所述肌电采集信息；对所述肌电采集信息进行数据处理，生成处理数据，所述数据处理包括：去噪处理，滤波处理，时频域分析处理，特征提取处理，主成分分析处理，降维处理；对所述处理数据进行模式识别处理，生成所述命令信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述上位机将所述命令信息发送至下位机，包括：所述上位机通过蓝牙将所述命令信息发送至下位机。
根据本发明的一方面，提出一种用于辅助上下肢运动的系统，该系统包括：上位机，用于生成命令信息，并将所述命令信息发送至下位机，所述上位机包括移动电子设备；下位机，用于解析所述命令信息，生成控制指令；以及上下肢运动装置，用于通过所述控制指令完成指定动作。
在本公开的一种示例性实施例中，还包括：肌电信号采集环，用于采集人体表面的肌电信号生成肌电采集信息，并传送至上位机。
在本公开的一种示例性实施例中，所述上下肢运动装置包括：仿生部分，上肢仿生部分与下肢仿生部分；以及驱动部分，包括上肢驱动装置和下肢驱动装置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述肌电信号采集环包括：多个单通道肌电信号采集模块，每个所述单通道肌电信号采集模块包括双极导联电极。
根据本发明的一方面，提出一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，程序被处理器执行时实现如上文中的方法。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法中肌电采集信息相关示意图。
图6是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法中肌电采集信息相关示意图。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的系统的框图。
图8是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的系统中上下肢运动装置示意图。
图9是根据一示例性实施例示出的一种计算机可读介质示意图。
具体实施例
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的，因此不能用于限制本发明的保护范围。
下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。
如图1所示，在S102中，通过上位机生成命令信息，所述上位机包括移动电子设备。所述移动电子设备，包括基于以下操作系统的电子设备：Android系统，嵌入式Linux系统，WindowsCE系统，VxWorks系统。在本发明中，上位机还可例如为其他便携式嵌入式系统设备，本发明不以此为限。不失一般性，本申请以手机作为上位机为例，进行示例性的描述。在上位机中，可例如通过语音信息、触摸信息和肌电控制信息生成命令信息。
在一个实施例中，可例如通过手机APP麦克风获取声音信号，基于离线语音识别引擎成功识别命令后，生成命令信息。
在另一个实施例中，可例如通过手机APP的触摸屏点击对应动作按钮，基于离线/在线语音识别引擎成功识别命令后，生成命令信息。
在另一个实施例中，可例如通过采集机电信号进而生成肌电控制指令作为所述命令信息。
在S104中，所述上位机将所述命令信息发送至下位机。可例如，上位机通过蓝牙将所述命令信息发送至下位机。在通过蓝牙连接上下位机时，在使用过程中，可例如包括在发送命令之前，启动蓝牙识别过程，将上位机与下位机进行连接。上位机还可例如通过WIFI网络，3G、4G蜂窝网通信网络等方式与下位机进行通信联系。上位机与下位机之间也可例如通过远程服务器中转保持连接。
在S106中，所述下位机解析所述命令信息，生成控制指令。
在S108中，上下肢运动装置通过所述控制指令完成指定动作。对于仿真上肢而言，所述指定动作可例如包括握拳、展开、表扬、OK、V型手势，其中表扬为竖起大拇指，对于仿真下肢而言，所述指定动作可例如包括腿脚部分动作，指定动作包括完全站立，半蹲下，完全蹲下等。本发明不以此为限。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过声音信息、触摸信息和肌电信息三者结合的方式生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
应清楚地理解，本发明描述了如何形成和使用特定示例，但本发明的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本发明公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。图2是对所述上位机通过语音信息生成所述命令信息的示例性描述。
在S202中，获取语音信息。可例如，通过专门的手机APP获取语音信息。语音信息可例如为使用者的通过声音发出的指令信息。
在S204中，对所述语音信息进行语音识别，生成识别信息。通过离线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息；以及通过在线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息。
在一个实施例中，语音识别算法采用离线语音识别引擎，即用户语音指令和预设指令词对比的方式，实现语音识别与控制，原理简单，识别率高。在本地系统中存有预设的语音和语法数据库，算法能够提取用户语音关键词进行模糊识别和匹配，用户不需要记住固定的命令词，即可实现系统智能识别，人机交互友好。
在另一个实施例中，语音识别算法采用在线语音识别引擎，在线识别引擎可例如采用云处理的方式搭建。
在另一个实施例中，可例如根据需要选择在线语音识别引擎，离线和在线结合的语音识别引擎。以提供更好的语音处理时效。
在S206中，通过所述识别信息生成所述命令信息。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过声音控制指令生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，能够提供更灵活可靠的上下肢装置控制方式。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。图3是对所述上位机通过触控信息生成所述命令信息的示例性描述。
如图3所示，在S302中，在所述移动电子设备的触控屏上，通过点击预设按钮生成所述触控信息。在手机的APP界面中，可例如预设指令按钮，指令按钮可例如对应着待生成的动作，预设的指令按钮可例如为“握拳”、“展开”、“表扬”、“OK手势”、“V型手势”等等，还可例如为“屈膝”，“抬腿”等指令，本发明不以此为限。
预设指令还可例如根据使用者的个人习惯，通过简单的指令进行编辑完成，可例如通过“向前”，“屈膝”以及“下落”等简单控制指令生成更加复杂的“步伐”指令，本发明不以此为限。
在S304中，通过所述触控信息生成所述命令信息。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过触控信息生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，能够提供更灵活可靠的上下肢装置控制方式。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法的流程图。图4是对所述上位机通过肌电采集信息生成所述命令信息的示例性描述。
如图4所示，在S402中，获取人体表面的肌电信号生成所述肌电采集信息。可例如，通过表面肌电信号采集环采集肌电信号生成肌电采集信息。可例如，通过多通道肌电采集环采集人体前臂或者上臂的若干肌肉群信号，图5是根据一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的方法中肌电采集信息相关示意图。可例如参考图5示例，表面肌电信号采集环可例如由8个单通道的肌电信号采集模块组成，每个单独的采集模块内置有一组双极导联电极与人体表面相接触，采集人体表面肌电信号。采集环中还可例如集成有蓝牙模块，将实时采集的所有通道信号发送至手机端。
在S404中，对所述肌电采集信息进行数据处理，生成处理数据，所述数据处理包括：去噪处理，滤波处理，时频域分析处理，特征提取处理，主成分分析处理，降维处理。对所述肌电采集信息进行数据处理可例如在上位机端进行，还可例如在下位机端进行，本发明不以此为限。
在S406中，对所述处理数据进行模式识别处理，生成所述命令信息。在上位机端对上述数据进行模式识别的处理，进而识别出有效运动信号生成所述命令信息。可例如，以4路肌电信号为例，进行模式处理相关描述。如图6所示，4路肌电信号作为输入输送给输入层，输入层各个节点均采用双极型S型函数，各节点对其输入进行加权计算后判断该节点是否激活，并将结果输送给下一层对应的节点。这里隐含层也采用双极型S型函数。建立模型；确定模型层数，至少3层，包括第一层输入层，有4个节点，分别输入4路sEMG(Surfaceelectromyography表面肌电信号)的一个预先设定的特征值；第二层是隐含层，隐含层一层，12个节点；第三层是输出层，有1个节点，输出运动模式。在本例中所用的分类器是以多层神经网络为例，但本发明不以此为限，分类器还可以包括诸如支持向量机(SupportVector Machine)分类器、贝叶斯分类器、卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)分类器等。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过多路肌电采集信息生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，识别率高，实时性好，反应灵敏，成本低，方便实用。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种用于辅助上下肢运动的系统的框图。
其中，该系统70包括：上位机702用于生成命令信息，并将所述命令信息发送至下位机704，所述上位机702包括移动电子设备。上位机702可例如为安装有基于Android系统的手机，该APP中包括了声控、触控和肌电控制三个部分，并通过蓝牙进行命令发送和通讯。
下位机704用于解析所述命令信息，生成控制指令。下位机704可例如包括：控制电路板7042，控制电路板7042示例性包括一个程序下载电路、一个蓝牙电路，一个Arduino最小系统、以及与Arduino最小系统相连的电机驱动电路。其中，肌电信号采集环708中的肌电采集电路通过紧贴于皮肤表面的肌电导联片与肌肉相接触，采集信号；电机驱动电路控制电机正反转/前向反向运动和角度/位置，程序下载电路可例如采用Micro USB接口与电脑相连，Arduino最小系统由控制芯片Atmega2560和复位电路组成。
上下肢运动装置706用于通过所述控制指令完成指定动作。其中，上下肢运动装置706包括：仿生部分7062，上肢仿生部分与下肢仿生部分；以及驱动部分7064，包括上肢驱动装置和下肢驱动装置。其中，上肢仿生部分可例如如图8所示。上肢仿生部分可例如包括假肢手，假肢手包括手掌、多个手指、多个滑块、第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。多个手指均转动连接于手掌，多个手指包括拇指、食指、中指、无名指和小指。多个滑块滑动连接于手掌上，且各滑块均通过拉杆与对应的手指连接。第一驱动装置通过第一连杆组件与对应食指的滑块连接。第二驱动装置设于手掌并通过第二连杆组件与对应拇指的滑块连接。第三驱动装置设于手掌并通过第三连杆组件同时与对应中指、无名指和小指的滑块连接，能驱动对应中指、无名指和小指的滑块直线移动。上肢仿生部分还可例如包括手臂等仿生部分。
外骨骼手有5个直线电机驱动，即每个手指对应一个电机，各手指可以单独运动，直线电机一端铰接，另一端连接驱动杆组件，即驱动手指运动的执行机构，该执行机构由若干连杆组成，连杆的长度根据手指各个关节的长度以及起始和结束处的位置决定，起始处手指为展开伸直状态，结束处为手指弯曲抓握状态。每根手指的执行机构有多个自由度，即当某根手指的某个指节遇到障碍停止运动时，不影响该手指的其他指节运动，相比弯曲轨迹固定的结构而言具有更好的包裹性，对于抓握不同形状的物体具有更好的适应性。
下肢仿生部分可例如包括小腿、脚踝、脚掌、脚趾等仿生部分，具体结构可参考上肢仿生部分的描述，在此不再赘述。
下肢外骨骼部分可例如包括大腿、小腿、脚踝、脚底以及腰部支撑等外骨骼部分，具体结构可参考上肢外骨骼部分的描述，在此不再赘述。
肌电信号采集环708用于采集人体表面的肌电信号生成肌电采集信息，并传送至上位机。肌电信号采集环708可例如由8个单通道的肌电信号采集模块组成，每个单独的采集模块内置有一组双极导联电极与人体表面相接触，采集人体表面肌电信号。采集环中还集成有蓝牙模块，将实时采集的所有通道信号发送至手机端。
根据本发明的用于辅助上下肢运动的系统，通过声音信息、触摸信息和肌电信息三者结合的方式生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
图9是根据一示例性实施例示出的一种计算机可读介质示意图。
参考图9所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品400，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人手机、电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：通过上位机生成命令信息，所述上位机包括移动电子设备；所述上位机将所述命令信息发送至下位机；所述下位机解析所述命令信息，生成控制指令；以及上下肢运动装置通过所述控制指令完成指定动作。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施例的方法。
通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本发明实施例的用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质具有以下优点中的一个或多个。
根据一些实施例，本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过声音控制指令、触摸控制指令和肌电控制指令三者结合的方式生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，能够克服现有技术中存在的不足，提高使用者控制上下肢康复及运动辅助系统的准确率，同时提高了上下肢康复及运动辅助系统的操控的可靠性。
根据另一些实施例，本发明的用于辅助上下肢运动的方法，通过多路肌电采集信息生成命令信息，进而控制仿生假肢或者外骨骼设备的方法，识别率高，实时性好，反应灵敏，成本低，方便实用。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施例。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
此外，本说明书说明书附图所示出的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所公开的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的技术效果及所能实现的目的下，均应仍落在本公开所公开的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。
Claims (13)
1.一种用于辅助上下肢运动的方法，其特征在于，包括：
通过上位机生成命令信息，所述上位机包括移动电子设备；
所述上位机将所述命令信息发送至下位机；
所述下位机解析所述命令信息，生成控制指令；以及
上下肢运动装置通过所述控制指令完成指定动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动电子设备，包括：
Android系统，嵌入式Linux系统，WindowsCE系统，VxWorks系统。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过上位机生成命令信息，包括以下情况至少一者：
所述上位机通过语音信息生成所述命令信息；
所述上位机通过触控信息生成所述命令信息；以及
所述上位机通过肌电采集信息生成所述命令信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过上位机生成命令信息，包括：
获取语音信息；
对所述语音信息进行语音识别，生成识别信息；以及
通过所述识别信息生成所述命令信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述语音信息进行语音识别，生成识别信息，包括：
通过离线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息；以及
通过在线语音识别引擎对所述语音信息进行语音识别，生成所述识别信息。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上位机通过触控信息生成所述命令信息，包括：
在所述移动电子设备的触控屏上，通过点击预设按钮生成所述触控信息；以及
通过所述触控信息生成所述命令信息。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上位机通过肌电采集信息生成所述命令信息，包括：
获取人体表面的肌电信号生成所述肌电采集信息；
对所述肌电采集信息进行数据处理，生成处理数据，所述数据处理包括：去噪处理，滤波处理，时频域分析处理，特征提取处理，主成分分析处理，降维处理；
对所述处理数据进行模式识别处理，生成所述命令信息。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上位机将所述命令信息发送至下位机，包括：
所述上位机通过蓝牙将所述命令信息发送至下位机。
9.一种用于辅助上下肢运动的系统，其特征在于，包括：
上位机，用于生成命令信息，并将所述命令信息发送至下位机，所述上位机包括移动电子设备；
下位机，用于解析所述命令信息，生成控制指令；以及
上下肢运动装置，用于通过所述控制指令完成指定动作。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
肌电信号采集环，用于采集人体表面的肌电信号生成肌电采集信息，并传送至上位机。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述上下肢运动装置包括：
仿生部分，上肢仿生部分与下肢仿生部分；以及
驱动部分，包括上肢驱动装置与下肢驱动装置。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述肌电信号采集环包括：多个单通道肌电信号采集模块，每个所述单通道肌电信号采集模块包括双极导联电极。
13.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710910680.4A CN107647951A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710910680.4A CN107647951A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107647951A true CN107647951A (zh) | 2018-02-02 |
Family
ID=61116198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710910680.4A Pending CN107647951A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107647951A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109700639A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-03 | 南京中医药大学 | 基于Android系统的智能化下肢康复治疗仪及其操作方法 |
| CN109998742A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 北京通和营润智能科技发展有限公司 | 一种多自由度肌电仿生假肢控制系统 |
| CN111789741A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-20 | 华南师范大学 | 一种智能语音控制手臂康复训练装置 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002053012A2 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-11 | Indian Institute Of Technology | A CLINICAL ELECTRODIAGNOSTIC DIGITAL INSTRUMENT FOR ELECTROMYOGRAPHY (emg) AND/OR NERVE CONDUCTION MEASUREMENT |
| CN1628609A (zh) * | 2003-11-21 | 2005-06-22 | 博能电子公司 | 用来确定人类的身体活动水平的设备、方法及计算机程序 |
| WO2011091399A2 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Systems and methods for providing a neural-machine interface for artificial legs |
| CN102183075A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-09-14 | 广东美的制冷设备有限公司 | 具有自定义声控功能的空调器的声音控制器 |
| CN102437871A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-05-02 | 成都众询科技有限公司 | 基于蓝牙的无线声控指纹身份验证系统 |
| CN103190905A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 武汉理工大学 | 基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统及处理方法 |
| CN203149575U (zh) * | 2011-12-29 | 2013-08-21 | 无锡微感科技有限公司 | 一种基于微型传感器的交互式上肢康复设备 |
| CN103892945A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 肌电假肢控制系统 |
| CN104200417A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 西安唐城电子医疗设备研究所 | 基于云计算的康复训练系统 |
| CN204944542U (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-06 | 温州大学瓯江学院 | 一种工业机器人激光声控监测装置 |
| CN106389068A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-15 | 华南理工大学 | 用于上肢单侧偏瘫患者自主康复训练的设备和控制方法 |
| CN106695794A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-05-24 | 苏州晨本智能科技有限公司 | 一种基于表面肌电信号的移动机器臂系统及其控制方法 |
| CN106923942A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-07-07 | 上海术理智能科技有限公司 | 基于人体肌电信号控制的上下肢运动辅助系统 |
| CN106984028A (zh) * | 2017-04-29 | 2017-07-28 | 浙江大学台州研究院 | 一种上肢运动控制评估及康复训练的机构 |
| CN107015780A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-08-04 | 安徽云未科技有限公司 | 一种可配置的声控操作软件及语音反馈方法和系统 |
| CN107126303A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-09-05 | 上海术理智能科技有限公司 | 一种基于手机app的上下肢运动辅助方法 |
| CN107180233A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-19 | 上海交通大学 | 一种表面肌电和a型超声信号联合采集装置 |
-
2017
- 2017-09-29 CN CN201710910680.4A patent/CN107647951A/zh active Pending
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002053012A2 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-11 | Indian Institute Of Technology | A CLINICAL ELECTRODIAGNOSTIC DIGITAL INSTRUMENT FOR ELECTROMYOGRAPHY (emg) AND/OR NERVE CONDUCTION MEASUREMENT |
| CN1628609A (zh) * | 2003-11-21 | 2005-06-22 | 博能电子公司 | 用来确定人类的身体活动水平的设备、方法及计算机程序 |
| WO2011091399A2 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Systems and methods for providing a neural-machine interface for artificial legs |
| CN102183075A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-09-14 | 广东美的制冷设备有限公司 | 具有自定义声控功能的空调器的声音控制器 |
| CN102437871A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-05-02 | 成都众询科技有限公司 | 基于蓝牙的无线声控指纹身份验证系统 |
| CN203149575U (zh) * | 2011-12-29 | 2013-08-21 | 无锡微感科技有限公司 | 一种基于微型传感器的交互式上肢康复设备 |
| CN103892945A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 肌电假肢控制系统 |
| CN103190905A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 武汉理工大学 | 基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统及处理方法 |
| CN104200417A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 西安唐城电子医疗设备研究所 | 基于云计算的康复训练系统 |
| CN204944542U (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-06 | 温州大学瓯江学院 | 一种工业机器人激光声控监测装置 |
| CN106389068A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-15 | 华南理工大学 | 用于上肢单侧偏瘫患者自主康复训练的设备和控制方法 |
| CN106923942A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-07-07 | 上海术理智能科技有限公司 | 基于人体肌电信号控制的上下肢运动辅助系统 |
| CN107126303A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-09-05 | 上海术理智能科技有限公司 | 一种基于手机app的上下肢运动辅助方法 |
| CN106695794A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-05-24 | 苏州晨本智能科技有限公司 | 一种基于表面肌电信号的移动机器臂系统及其控制方法 |
| CN107015780A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-08-04 | 安徽云未科技有限公司 | 一种可配置的声控操作软件及语音反馈方法和系统 |
| CN106984028A (zh) * | 2017-04-29 | 2017-07-28 | 浙江大学台州研究院 | 一种上肢运动控制评估及康复训练的机构 |
| CN107180233A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-19 | 上海交通大学 | 一种表面肌电和a型超声信号联合采集装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109700639A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-03 | 南京中医药大学 | 基于Android系统的智能化下肢康复治疗仪及其操作方法 |
| CN109998742A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 北京通和营润智能科技发展有限公司 | 一种多自由度肌电仿生假肢控制系统 |
| CN109998742B (zh) * | 2019-05-07 | 2023-07-11 | 北京通和营润智能科技发展有限公司 | 一种多自由度肌电仿生假肢控制系统 |
| CN111789741A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-20 | 华南师范大学 | 一种智能语音控制手臂康复训练装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114898832B (zh) | 一种康复训练远程控制系统、方法、装置、设备及介质 | |
| Costanza et al. | Toward subtle intimate interfaces for mobile devices using an EMG controller | |
| JP2020529067A (ja) | 電気インピーダンス測定値を使用して手の動きを追跡するためのアームバンド | |
| CN103886215A (zh) | 一种基于肌肉协同的步行能力计算方法和装置 | |
| CN107647951A (zh) | 用于辅助上下肢运动的方法、系统及计算机可读介质 | |
| CN109718059A (zh) | 手部康复机器人自适应控制方法及装置 | |
| Marinelli et al. | Active upper limb prostheses: A review on current state and upcoming breakthroughs | |
| Bian et al. | Capacitive sensing based on-board hand gesture recognition with TinyML | |
| Tan et al. | Short paper: Using BSN for tele-health application in upper limb rehabilitation | |
| CN104571837A (zh) | 一种实现人机交互的方法及系统 | |
| CN107126303A (zh) | 一种基于手机app的上下肢运动辅助方法 | |
| Li et al. | Control of newly-designed wearable robotic hand exoskeleton based on surface Electromyographic signals | |
| Fang et al. | Modelling EMG driven wrist movements using a bio-inspired neural network | |
| Luo et al. | Research of intent recognition in rehabilitation robots: a systematic review | |
| Jiang et al. | Bio-robotics research for non-invasive myoelectric neural interfaces for upper-limb prosthetic control: a 10-year perspective review | |
| Cutipa-Puma et al. | A low-cost robotic hand prosthesis with apparent haptic sense controlled by electroencephalographic signals | |
| CN109009718A (zh) | 一种基于电阻抗技术结合手势控制轮椅的方法 | |
| CN109498362A (zh) | 一种偏瘫患者手部运动功能康复训练装置及模型训练方法 | |
| US20160066836A1 (en) | Gamified electromyographic neuromuscular reeducation therapy system | |
| Ma et al. | Muscle fatigue detection and treatment system driven by internet of things | |
| CN109984915A (zh) | 康复装置、方法、计算机存储介质和电子设备 | |
| CN110811940B (zh) | 一种智能假肢装置及控制方法 | |
| Guo et al. | A real-time stable-control gait switching strategy for lower-limb rehabilitation exoskeleton | |
| Kroeker | Improving Brain-computer interfaces | |
| Saichoo et al. | A face-machine interface utilizing EEG artifacts from a neuroheadset for simulated wheelchair control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180202 |