[发明专利]仿人型肌电假手感觉反馈用电刺激器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多自由度肌电假手电气控制系统的感觉反馈电刺激装置，属于生物机电一体化(Biomechatronics)技术领域。

背景技术

假手的研究对于残疾人能够进行日常生活和更好的融入社会是非常重要的，近年来由工伤、车祸等造成的肢体残疾人士数量呈逐年上升趋势。第二次全国残疾人调查数据显示，从1987年到2006年的近二十年时间里，我国的残疾人数量由5164万人增加到8296万人，而肢体残疾人士从800多万增加到现在的2412万，已成为我国残疾人中比例最大的群体，占残疾人总数的29.07％。肢体残疾人士也需要很好地融入社会，因此世界各国都有针对性地进行了研究，这其中包括肢体残疾人用假手的研发与应用。

假手应该具有与人手一样的外形和大小、重量轻、并具有抓取和灵巧操作的功能，从而在功能上代替人手。但是，目前市场上比较成熟的商业假手几乎都是单自由度，近年来有多指多关节的多自由度假手成为比较活跃的研究方向。在多自由度假手研究领域比较引人注意的是基于欠驱动原理的假手，这种设计减轻了手指的重量，增加了抓握稳定性。但是在假手佩戴者的训练及日常使用中发现，肢体残疾人士对假手不能很好地进行感觉。在一些装有触觉传感器的假手中，使用者对于感觉认识有所改进，但是由于存在时间延迟，往往发生物体掉落等情况，而且这种触觉是反馈给处理器，并非残疾人自己的神经系统。为了让佩戴者较好地使用假手，很有必要进行感觉反馈的研究及应用，使其真正产生“幻肢”的感觉。所谓感觉反馈，即经过训练，使假手的机械抓取力情况与系统设备对人体皮肤的刺激强度一一对应，这样佩戴者就能较好地感知类似真手一样的感觉，避免误动作或误出力，目前市场上还没有成熟的应用于假手的感觉反馈系统。

普通的假手不具有像正常手一样进行力、温度、滑动等的感觉，在没有视觉的帮助下，甚至无法感知假手与身体的相对位置。国内外的研究机构在假手的研究中往往在手掌及手指上分布一些传感器，以此来进行感觉反馈，但是这种模式的技术复杂，可靠性差，而且也存在延迟，并且各研究机构的假手的反馈系统都是自行设计，彼此之间不能通用。

发明内容

本发明为解决采用传感器作为感觉反馈的肌电假手存在的感觉反馈准确性较差、存在时间延迟、不能区分刺激强度和通用性较差的问题，提出了一种用于仿人型肌电假手感觉反馈的电刺激器。本发明由电源模块电路和刺激驱动电路组成，电源模块电路的驱动电源输出端连接刺激驱动电路的驱动电源输入端，所述电源模块电路包括：电感、整流二极管、第一配置电阻、第二配置电阻和电源模块主控芯片，电源模块主控芯片的电源输入端和电感的第一端都与7.2V电源连接，电感的第二端和整流二极管的阳极都与电源模块主控芯片的驱动电源输入端连接，第一配置电阻的第一端和第二配置电阻的第一端都与电源模块主控芯片的驱动电源输出端连接，第一配置电阻的第二端和整流二极管的阴极都与刺激驱动电路的驱动电源输入端连接；所述刺激驱动电路包括关断时间配置电路、检测电阻、频率信号发生电路和刺激驱动电路主控芯片，刺激驱动电路主控芯片的驱动电源输入端与电源模块电路的电源输出端连接，频率信号发生电路的信号输出端与刺激驱动电路主控芯片的PWM信号输入端连接，检测电阻的两端分别与刺激驱动电路主控芯片的检测电源输出端和电源地连接，关断时间配置电路的两端分别与刺激驱动电路主控芯片的关断时间控制端和电源地连接。

有益效果：本发明的电刺激器简单可靠，驱动电极启动后工作稳定，仿人形肌电假手的延时在50ms左右，使用者不会感觉到延迟，并且仿人形肌电假手佩戴者经过训练后，根据电刺激器电极对皮肤表面的刺激程度可区分出六档不同强度的刺激等级，可被用来对应假手抓取力大小的六个等级，以此来减少仿人形肌电假手的误动作，该六档强度还可以在软件程序里方便地进行改动，因而其针对不同敏感程度的假手佩戴者具有较好的通用性；此外电刺激电路的最高工作电压为低于36V的人体安全电压，电极放置在皮肤上之后，正常工作下流过人体皮肤的刺激电流为8mA，不会对人体造成伤害。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图；图2是本发明工作在电气控制系统中的结构示意图。

具体实施方式