CN215192640U - 一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，包括终端设备、手动控制器，所述终端设备包括机械假肢、电动鞋，还包括绝缘亲肤的衬底，所述衬底上安装有脑电信号数据采集模块、肌电信号数据采集模块、信号传输装置、综合控制模块以及供电电源；本实用新型通过肌电、脑电结合进行控制人体设备，能够更精细地控制人体设备的运行，从而为使用者提供更加舒适自然的体验，大大方便了残障患者日常生活，而且本设备无需侵入人体，不会对人体造成损伤。

Description

一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备

技术领域

本实用新型涉及信息和控制技术领域，具体为一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备。

背景技术

由于残障患者身体具有残缺，所以其生活障碍较大，生存也较困难，而现如今残障患者使用的脑电设备，大都是侵入式的脑电设备，长期使用不仅会对人体器官、免疫系统造成危害，而且由于人体的神经系统不仅受到脑电信号的控制，还受到脊髓和外界环境的影响，因此有时单一使用脑电信号对机械臂等设备进行控制是不够准确的，必须通过采集并处理多个人体关键部位的信号并进行综合比较来得到最终的控制信号，才能改善使用者的体验，所以脑电设备控制的程度也不够精确，也无法为使用者提供带来舒适自然的使用体验。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，其通过生物电信号对人体辅助设备的运动可进行快速精确控制，从而解决残障患者生活障碍较大、生活困难，控制不准确，长久使用侵入式肌电设备会对人体造成较大损伤的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，包括终端设备、手动控制器，所述终端设备包括机械假肢、电动鞋，还包括绝缘亲肤的衬底，所述衬底上安装有脑电信号数据采集模块、肌电信号数据采集模块、信号传输装置、综合控制模块以及供电电源，所述肌电信号数据采集模块用于采集、过滤、放大人体的肌肉电信号，所述脑电信号数据采集模块用于采集、过滤、放大人体的脑电信号，所述脑电信号数据采集模块、所述肌电信号数据采集模块均通过信号传输装置与所述综合控制模块进行连接，所述手动控制器与所述综合控制模块相连接，所述综合控制模块也通过所述信号传输装置分别与所述机械假肢、所述电动鞋进行控制连接，所述供电电源与所述综合控制模块电性连接。

优选地，所述综合控制模块包括半球形的内壳以及套设在内壳外部的弹性外边，所述弹性外边上还开设有若干个与所述内壳电性连接的接口，所述内壳里还设有印刷电路板，所述印刷电路板上还设有神经网络模块，所述神经网络模块包括信号检测模块、信号叠加模块、信号记录和修正模块、信息存储模块、蓝牙传输模块、控制模块，所述信号检测模块、所述信号叠加模块、所述信号记录和修正模块、所述信息存储模块均与所述控制模块电性连接，所述控制模块通过蓝牙传输模块分别与所述机械假肢、所述电动鞋进行无线连接。

优选地，所述供电电源为可充电的蓄电池。

优选地，所述手动控制器上设有一个显示屏和若干个用于操控终端设备的功能按钮，所述显示屏用于显示电动鞋的剩余电量和奔跑速度。

优选地，所述信号传输装置为可插接的屏蔽线。

本实用新型的有益效果在于：本设计通过肌电、脑电结合进行控制人体设备，能够更精细地控制人体设备的运行，并且以神经网络模块为基础，具有一定的学习能力，可以根据手动控制器和采集到的人体电信号主动对自己的内部参数进行微调，从而达到对不同使用者的生物信号进行个性适应的作用，从而可为使用者提供更加舒适自然的体验，大大方便了残障患者日常生活，而且本设备无需侵入人体，不会对人体造成损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备的原理框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备的使用示意图。

附图标记说明：

1-人体，2-脑电信号数据采集模块，3-信号传输装置，4-综合控制模块，5-肌电信号数据采集模块，6-手动控制器，7-机械假肢，8-电动鞋，9-衬底。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图2所示，一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，包括终端设备、手动控制器6，终端设备包括机械假肢7、电动鞋8，机械假肢7可以是手臂假肢或腿部假肢，电动鞋8用于腿有损伤的患者进行快速行走使用，还包括与人体1绝缘亲肤的衬底9，衬底9上安装有脑电信号数据采集模块2、肌电信号数据采集模块5、信号传输装置3、综合控制模块4以及供电电源，信号传输装置3为可插接的屏蔽线，肌电信号数据采集模块5用于采集、过滤、放大人体1的肌肉电信号，脑电信号数据采集模块2用于用于采集、过滤、放大人体1的脑电信号，脑电信号数据采集模块2、肌电信号数据采集模块5均通过信号传输装置3与综合控制模块4进行连接，从而可将采集到的脑电信号、肌电信号通过通过信号传输装置3传输至综合控制模块4，手动控制器6与综合控制模块4相连接，用于手动控制使用，综合控制模块4也通过信号传输装置3分别与机械假肢7、电动鞋8进行控制连接，综合控制模块4对接收到的信息进行整合处理后，再控制机械假肢7、电动鞋8进行相应的控制运动，通过肌电、脑电结合进行控制终端设备，能够更精细地控制终端设备的运行，从而可为使用者提供更加舒适自然的体验，供电电源与综合控制模块4电性连接，为各部件提供所需的电力。

进一步的，综合控制模块4包括半球形的内壳以及套设在内壳外部的弹性外边，弹性外边上还开设有若干个与内壳电性连接的接口，用于连接屏蔽线使用，内壳里还设有印刷电路板，印刷电路板上还安装有神经网络模块，所述神经网络模块包括信号检测模块、信号叠加模块、信号记录和修正模块、信息存储模块、蓝牙传输模块、控制模块，信号检测模块、信号叠加模块、信号记录和修正模块、信息存储模块均与控制模块电性连接，通过控制模块可控制各部件进行相应的配合工作，信号检测模块用于对输入的肌电、脑电信号进行接收、比较和监测肌电、脑电信号的作用，用于排除部分干扰信号、输出最优信号，以及监测信号幅度范围，防止由于信号过强导致的机械假肢操作幅度过大，从而发生安全事故，信号叠加模块用于接收最优信号和手动控制器6发出的手动控制信号，对两个信号进行效果叠加，输出最终控制信号；信号记录和修正模块终控制信号通过记录手动控制信号信息，对信号检测模块、信号叠加模块进行修正，并学习使用者的信号特征，将肌电、脑电信号的比较方式、手动控制信号和最优信号的结合方式进行不断优化，最终充分适应使用者发出的生物信号；控制模块通过蓝牙传输模块分别与机械假肢、电动鞋进行无线连接，蓝牙传输模块用于进行无线控制使用。

进一步的，供电电源为可充电的蓄电池。

进一步的，手动控制器6上设有一个显示屏和若干个用于操控终端设备的功能按钮，显示屏用于显示电动鞋的剩余电量和奔跑速度，功能按钮用于选择操控的终端设备，以及控制选择的终端设备进行相应的运动使用。

使用时，单腿残疾患者穿戴好机械假肢后再穿戴本申请人体设备，并通过信号传输装置将本申请人体设备与机械假肢进行连接，脑电信号数据采集模块2、肌电信号数据采集模块5开始工作，以一定频率采集生物信号并处理。处理后的信号经过信号传输装置输送至综合控制模块4，使用者将使用手动控制器6选择操作机械假肢7，综合控制模块对输入的肌电、脑电信号进行同步化，比较特征相似性，取中间值并记录，整合输出，再接收手动控制信号并发出输出指令，输出指令经过信号传输装置进入机械假肢控制系统，机械臂假肢作出相应动作，手动控制信号不断被综合控制模块4接收记录，用以神经网络模块为基础，根据手动控制器和采集到的人体电信号主动对各组成模块的内部参数进行微调，从而使得对不同使用者的生物信号进行个性的适应，此后使用者根据实际需要不断调节手动控制器8，在综合控制模块4作用下，渐渐使得身体发出的各个指令被正确处理，实现人体对机械假肢的精准控制。

本实用新型中的设计通过肌电、脑电结合进行控制人体设备，能够更精细地控制人体设备的运行，从而为使用者提供更加舒适自然的体验，大大方便了残障患者日常生活，而且本设备无需侵入人体，不会对人体造成损伤。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，包括终端设备、手动控制器，所述终端设备包括机械假肢、电动鞋，其特征在于，还包括绝缘亲肤的衬底，所述衬底上安装有脑电信号数据采集模块、肌电信号数据采集模块、信号传输装置、综合控制模块以及供电电源，所述肌电信号数据采集模块用于采集、过滤、放大人体的肌肉电信号，所述脑电信号数据采集模块用于采集、过滤、放大人体的脑电信号，所述脑电信号数据采集模块、所述肌电信号数据采集模块均通过信号传输装置与所述综合控制模块进行连接，所述手动控制器与所述综合控制模块相连接，所述综合控制模块也通过所述信号传输装置分别与所述机械假肢、所述电动鞋进行控制连接，所述供电电源与所述综合控制模块电性连接。

2.如权利要求1所述的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，其特征在于，所述综合控制模块包括半球形的内壳以及套设在内壳外部的弹性外边，所述弹性外边上还开设有若干个与所述内壳电性连接的接口，所述内壳里还设有印刷电路板，所述印刷电路板上还安装有神经网络模块，所述神经网络模块包括信号检测模块、信号叠加模块、信号记录和修正模块、信息存储模块、蓝牙传输模块、控制模块，所述信号检测模块、所述信号叠加模块、所述信号记录和修正模块、所述信息存储模块均与所述控制模块电性连接，所述控制模块通过蓝牙传输模块分别与所述机械假肢、所述电动鞋进行无线连接。

3.如权利要求1所述的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，其特征在于，所述供电电源为可充电的蓄电池。

4.如权利要求1所述的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，其特征在于，所述手动控制器上设有一个显示屏和若干个用于操控终端设备的功能按钮，所述显示屏用于显示电动鞋的剩余电量和奔跑速度。

5.如权利要求1所述的一种由肌电脑电结合控制系统实现的人体设备，所述信号传输装置为可插接的屏蔽线。

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