CN112618257A - 一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 - Google Patents
一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112618257A CN112618257A CN202011477251.0A CN202011477251A CN112618257A CN 112618257 A CN112618257 A CN 112618257A CN 202011477251 A CN202011477251 A CN 202011477251A CN 112618257 A CN112618257 A CN 112618257A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- exoskeleton
- motor system
- limb
- electromyographic signals
- control method
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 102100034460 Cytosolic iron-sulfur assembly component 3 Human genes 0.000 description 1
- 101710095809 Cytosolic iron-sulfur assembly component 3 Proteins 0.000 description 1
- 206010019468 Hemiplegia Diseases 0.000 description 1
- 102100039307 Nuclear prelamin A recognition factor Human genes 0.000 description 1
- 101710112231 Nuclear prelamin A recognition factor Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/12—Driving means
- A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
- A61H2230/08—Other bio-electrical signals
- A61H2230/085—Other bio-electrical signals used as a control parameter for the apparatus
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,包括以下具体步骤:1)将表面检测电极贴在相关肌肉的体表皮肤上,采集患者健侧肢体运动相关肌肉上产生的对应肌电信号;2)通过信号发生系统,信号发生系统集成有信号放大电路、滤波电路和电压电流转换电路,将步骤1)采集到的肌电信号转换成驱动外骨骼电机系统的脉冲序列波形;3)被控偏瘫肢体通过外骨骼电机系统,对相关的电机输入步骤二获得的脉冲序列信号,并以PWM形式控制外骨骼带动偏瘫肢体运动。本发明的优点为:通过信号发生系统控制外骨骼电机系统相比模式识别算法具有较高的实时性,充分利用偏瘫患者健侧肢体的运动功能,实现自主恢复。
Description
技术领域
本发明涉及康复骨骼领域,特别涉及一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法。
背景技术
偏瘫患者因偏瘫一侧肢体丧失运动功能会给自身以及家庭带来沉重负担,偏瘫一侧肢体的运动功能重建一直是医学上的研究热点。外骨骼作为一种新兴的康复技术已在康复训练中被广泛使用,如瑞士Hocoma公司的Lokomat系统和以色列ReWalk公司的下肢外骨骼产品。然而,这些系统只能提供被动的康复模式,不能很好地利用健侧肢体进行主动的康复训练。对于偏瘫患者来说,健侧肢体的肌肉、神经纤维是具有良好活性的,可以在康复训练中提供辅助作用。
目前基于肌电信号控制外骨骼系统的专利思路是将肌电信号采集,经放大、滤波处理后通过模式识别算法生成控制信号,从而驱动外骨骼系统产生相应运动。但是现在的控制系统反应速度不容易同步,也很难自适应控制外骨骼电机系统参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,通过信号发生系统控制外骨骼电机系统相比模式识别算法具有较高的实时性,充分利用偏瘫患者健侧肢体的运动功能,实现自主恢复。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,所述系统包括电压跟随器、低通滤波器、仪表放大器、高通滤波器及电压电流转换电路;
所述方法包括以下具体步骤:
1)将表面检测电极贴在相关肌肉的体表皮肤上,采集患者健侧肢体运动相关肌肉上产生的对应肌电信号;
2)通过信号发生系统,信号发生系统集成有信号放大电路、滤波电路和电压电流转换电路,将步骤1)采集到的肌电信号转换成驱动外骨骼电机系统的脉冲序列波形;
3)被控偏瘫肢体通过外骨骼电机系统,对相关的电机输入步骤二获得的脉冲序列信号,并以PWM形式控制外骨骼带动偏瘫肢体运动。
作为改进,所述信号发生系统包括电压跟随器和仪表放大器。
作为改进,所述电压跟随器、低通滤波器、仪表放大器、高通滤波器及电压电流转换电路串接在一起。
作为改进,当健侧肢体所做的动作为伸臂运动时,所述体表电极设置于肱二头肌。
本发明的有益效果为:
本发明通过信号发生系统控制外骨骼电机系统相比模式识别算法具有较高的实时性,充分利用偏瘫患者健侧肢体的运动功能,实现自主恢复;电压跟随器能够平衡信号源输出阻抗大与仪表放大电路输入阻抗小之间的问题,以确保肌电信号有效传播;仪表放大器以差分形式降低外界共模噪声干扰;高通滤波器以交流耦合的形式对肌电信号进行滤波,减少了器件数量;电压电流转换电路将经过放大滤波后的电压信号转换成电流信号施加在电机驱动器上以实现电机随着肌电信号的产生而运动,使得外骨骼以贴合人体的形式运动,让患者患侧肢体得到更好的主动式康复训练。
附图说明
图1为本发明的健侧肌肉电信号的外骨骼电机系统控制方法示意图。
图2为本发明的电压电流转换电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示,一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,所述系统包括电压跟随器(IOP1、IOP2)、低通滤波器(C1、C2、C3、R8、R9)、仪表放大器(IOP3)、高通滤波器(IOP6、R7、C4)及电压电流转换电路(R2、R3、R4、R5、R6、IOP4、IOP5)且上述部件或者电路串联在一起;
所述方法包括以下具体步骤:
1)将表面检测电极贴在相关肌肉的体表皮肤上,采集患者健侧肢体运动相关肌肉上产生的对应肌电信号;
2)通过信号发生系统,信号发生系统集成有信号放大电路、滤波电路和电压电流转换电路,将步骤1)采集到的肌电信号转换成驱动外骨骼电机系统的脉冲序列波形;放大电路包含电压跟随器和仪表放大器,由于肌电的信号源阻抗高,仪表放大器输入阻抗低,所以本发明将电压跟随器作为缓冲级加入到放大器模块中以实现肌电信号有效传输。仪表放大器是为了有效实现差分放大输入形式以降低共模干扰;
3)被控偏瘫肢体通过外骨骼电机系统,对相关的电机输入步骤二获得的脉冲序列信号,并以PWM形式控制外骨骼带动偏瘫肢体运动。
所述电压跟随器、低通滤波器、仪表放大器、高通滤波器及电压电流转换电路串接在一起。
当健侧肢体所做的动作为伸臂运动时,所述体表电极设置于肱二头肌。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,其特征在于,所述系统包括电压跟随器、低通滤波器、仪表放大器、高通滤波器及电压电流转换电路;
所述方法包括以下具体步骤:
1)将表面检测电极贴在相关肌肉的体表皮肤上,采集患者健侧肢体运动相关肌肉上产生的对应肌电信号;
2)通过信号发生系统,信号发生系统集成有信号放大电路、滤波电路和电压电流转换电路,将步骤1)采集到的肌电信号转换成驱动外骨骼电机系统的脉冲序列波形;
3)被控偏瘫肢体通过外骨骼电机系统,对相关的电机输入步骤二获得的脉冲序列信号,并以PWM形式控制外骨骼带动偏瘫肢体运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,其特征在于:所述信号发生系统包括电压跟随器和仪表放大器。
3.根据权利要求2所述的一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,其特征在于:所述电压跟随器、低通滤波器、仪表放大器、高通滤波器及电压电流转换电路串接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法,其特征在于:当健侧肢体所做的动作为伸臂运动时,所述体表电极设置于肱二头肌。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011477251.0A CN112618257A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011477251.0A CN112618257A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112618257A true CN112618257A (zh) | 2021-04-09 |
Family
ID=75313268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011477251.0A Pending CN112618257A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112618257A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112971810A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-06-18 | 浙江普可医疗科技有限公司 | 一种脑电采集系统 |
CN112999056A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-06-22 | 四川千里倍益康医疗科技股份有限公司 | 电动按摩器及其基于加速度的骨骼识别方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011477251.0A patent/CN112618257A/zh active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112999056A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-06-22 | 四川千里倍益康医疗科技股份有限公司 | 电动按摩器及其基于加速度的骨骼识别方法 |
CN112971810A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-06-18 | 浙江普可医疗科技有限公司 | 一种脑电采集系统 |
CN112971810B (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-10 | 浙江普可医疗科技有限公司 | 一种脑电采集系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Surface EMG signal amplification and filtering | |
CN112618257A (zh) | 一种基于健侧肢体肌电信号的外骨骼电机系统控制方法 | |
CN109011148B (zh) | 具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统 | |
CN102247652B (zh) | 神经肌肉电刺激装置 | |
WO2020118797A1 (zh) | 假肢控制方法、装置、系统、设备和存储介质 | |
CN108096703B (zh) | 一种多通道经颅电刺激装置及其方法 | |
Lin et al. | A wireless EOG-based human computer interface | |
CN108742611B (zh) | 一种随机动态参数电刺激条件下的自主肌电提取方法 | |
Mastinu et al. | Analog front-ends comparison in the way of a portable, low-power and low-cost EMG controller based on pattern recognition | |
CN110916652A (zh) | 用于基于运动想象的脑电控制机器人移动的数据采集装置、方法及其应用 | |
CN217593609U (zh) | 电刺激装置 | |
CN111632273B (zh) | 一种表面肌电评估诊断及生物反馈电刺激治疗方法 | |
CN110812693B (zh) | 多通道高频非侵入式精确定位神经刺激系统 | |
CN113995956A (zh) | 基于肌电预期姿势调整的卒中电刺激训练意图识别方法 | |
CN214017584U (zh) | 一种表面肌电评估诊断及生物反馈电刺激治疗系统 | |
CN101766511A (zh) | 一种用于假手感觉反馈的多通道微型电刺激器 | |
Chen et al. | Design of sEMG-detecting circuit for EMG-bridge | |
CN105877745A (zh) | 基于表面肌电信号的直流电机速度控制系统及方法 | |
CN205850003U (zh) | 一种基于单片机的肌电刺激脉冲仪 | |
CN214434253U (zh) | 一种上肢康复穿戴式设备及系统 | |
CN114470520A (zh) | 肌电反馈电刺激控制系统及控制方法 | |
CN109758146B (zh) | 用于肌电信号采集装置的校准方法和装置 | |
Khan et al. | Design of low cost and portable EMG circuitry for use in active prosthesis applications | |
CN209203258U (zh) | 一种肌电采集装置 | |
Majdalawieh et al. | Biomedical signal processing and rehabilitation engineering: a review |
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 | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210409 |