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一种残疾人下肢机器人运动检测系统及检测方法


技术摘要:
本发明提供一种残疾人下肢机器人运动检测系统及检测方法。本发明的残疾人下肢机器人运动检测系统,包括左腿数据采集模块、右腿数据采集模块、模数转换模块1、模数转换模块2、微处理器模块、蓝牙模块以及电脑端;所述左腿数据采集模块与模数转换模块1电连接;所述右腿数  全部
背景技术:
: 随着人口老龄化社会的到来,由于生理机能衰退或因事故而引起的下肢运动障碍 患者的数量急剧上升,这就为下肢机器人技术的发展提供了契机,而下肢是人行走等日常 生活中最重要的部位,因此通过下肢机器人辅助患者进行站立及行走,帮助患者减轻并发 症及痛苦,使其最大限度地回归正常生活已成下肢机器人领域中的迫切需求。 下肢机器人作为一种新型的智能穿戴设备,融入了机械、控制、人机工程等领域先 进的研究成果,能够增强人体的感官及力量,强化人体的运动能力和耐力,在军事、民用、医 疗、护理及抢险等多方面具有极其广阔的应用前景。随着研究的逐渐深入和市场需求的日 渐增长,如何获取下肢机器人运动的传感信息是值得关注的问题。 目前大多数采用基于MEMS的姿态测量方法,但是由于低成本MEMS姿态测量精度 低,很容易造成数据的虚假。
技术实现要素:
: 在此前提下,本发明提出一种残疾人下肢机器人运动检测系统及检测方法,基于 高精度滑动编码器技术,提高下肢运动检测的准确性和稳定性。 上述的目的通过以下的技术方案实现: 一种残疾人下肢机器人运动检测系统,包括左腿数据采集模块、右腿数据采集模 块、模数转换模块1、模数转换模块2、微处理器模块、蓝牙模块以及电脑端;所述左腿数据采 集模块与模数转换模块1电连接;所述右腿数据采集模块与模数转换模块2电连接;所述模 数转换模块1与所述模数转换模块2都与微处理器模块电连接;所述蓝牙模块与微处理器模 块电连接。 所述的残疾人下肢机器人运动检测系统,所述左腿数据采集模块包括两个多圈可 调电位器,两个多圈可调电位器分别用于检测左腿的下肢关节和大腿关节处的电位信号。 所述的残疾人下肢机器人运动检测系统,所述右腿数据采集模块包括两个个多圈 可调电位器,两个多圈可调电位器分别用于检测右腿的下肢关节和大腿关节处的电位信 号。 所述的残疾人下肢机器人运动检测系统,所述多圈可调电位器采用型号WXD3-13- 2W的多圈可调电位器。 所述的残疾人下肢机器人运动检测系统,所述模数转换模块1和所述模数转换模 块2均包括一个14位模数转换芯片AD9240及外围电路。 用上述的残疾人下肢机器人运动检测系统进行残疾人下肢机器人运动检测的方 法,该方法包括如下步骤: 4 CN 111568705 A 说 明 书 2/5 页 S1.对左腿数据采集模块和右腿数据采集模块的多圈可调电位器采集并分别经过 模数转换模块1与所述模数转换模块2转换后得到的数字信号分别做滑动窗均值处理; S2.将步骤S1中滑动窗均值处理后的数据转换到下肢运动角度; S3.利用步骤S2得到的下肢运动角度,根据建立的数据库匹配对应的运动模式 S4.步态计算:通过步骤S2中得到的下肢运动角度的变化检测行走步数。 所述的残疾人下肢机器人运动检测的方法,步骤S1中所述的滑动窗均值处理的公 式如下: 其中,Li表示左腿多圈可调电位器1采集并经过模数转换后得到的数字信号;Mi表 示左腿多圈可调电位器2采集并经过模数转换后得到的数字信号;Ni表示右腿多圈可调电 位器1采集并经过模数转换后得到的数字信号;Qi表示右腿多圈可调电位器2采集并经过模 数转换后得到的数字信号;N表示滑动窗口宽度为150s;A1,A2,A3,A4分别表示Li、Mi、Ni、Qi经 过滑动窗均值处理后的数据。 所述的残疾人下肢机器人运动检测的方法,步骤S2中所述的将滑动窗均值处理后 的数据转换到下肢运动角度,转换公式如下: 其中,P为多圈可调电位器对应的最大值;Z1表示左腿多圈可调电位器1对应的角 度值;Z2表示左腿多圈可调电位器2对应的角度值;Z3表示右腿多圈可调电位器1对应的角度 值;Z4表示右腿多圈可调电位器2对应的角度值。 所述的残疾人下肢机器人运动检测的方法,步骤S4中所述的通过步骤S2中得到的 下肢运动角度的变化检测行走步数的方法是根据左腿多圈可调电位器1对应的角度值Z1, 和右腿多圈可调电位器1对应的角度值Z3判断行走步数,具体如下: 5 CN 111568705 A 说 明 书 3/5 页 S41.获取当前Z1和Z3的角度值; S42.寻找Z1和Z3的角度曲线的最大值和最小值; S43.当两条角度曲线在某时刻同时存在最大值或者最小值时,认为该时刻走了一 步。 有益效果: 1、本发明进一步提高下肢运动检测的准确性和稳定性。 2、本发明能够实现蓝牙无线传输,使用方便。 附图说明: 图1:本发明的系统结构图。 图2:本发明的传感器安装示意图。 图3:本发明的检测方法流程图。
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