[发明专利]智能假手系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种智能假手系统。

【背景技术】

长期以来，疾病、工伤、自然灾害、交通事故等各种意外伤害等造成了成千上万人的肢体残疾，为这些肢体残疾人士安装假肢是恢复其肢体功能的主要手段。因此，研究和开发假肢及假肢控制系统无论对帮助肢体残疾人士自理、提高其生活品质和增加就业机会还是降低国家、社会的投入成本、促进社会和谐均有极大意义。

假肢控制技术在几十年的发展过程中得到了较大进步，假肢的实用性也得到了一定提高。但人们对假肢的研究还主要集中在探索合适的假肢控制信息源、实现假肢的灵活控制这方面，而在假肢的智能化提升等方面的进展并不多，也就是说目前实用化的商业假肢并不具备一定的感知和反馈功能。以假手为例，目前绝大多数人工假手并不能感知外界刺激并自动做出反应，而必须以截肢者本人的视觉作为反馈、通过视觉来判断假手执行任务的状态，而不能像真实的人手那样在没有视觉反馈的情况下进行正常作业，从而容易引起“过抓紧”而破坏易碎易形变物体，或引起“欠抓紧”导致物体从手中滑落，其可靠性和安全性有待进一步提高。

现有技术中的假手触觉传感以及滑觉传感技术主要是压阻式和压电式触滑觉传感技术。压阻式触滑觉传感器的体积较大，信号采集电路复杂，不易集成，并且压敏电阻漏电流不稳定，且易老化；压电式触滑觉传感技术常用的压电材料为PVDF压电材料，其灵敏度较低，同时该材料的制备工艺复杂、成本高昂，且基本上依靠进口。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种智能假手系统。

所述智能假手系统包括假手本体、驱动电机、压电驻极体、控制终端以及信号交互模块。其中，所述假手本体包括若干由所述驱动电机控制的手指指节，所述压电驻极体设于所述手指指节表面；所述信号交互模块与佩戴所述智能假手系统的残肢相连接，所述信号交互模块获取包含抓取动作信息的第一肌电信号，所述控制终端根据所述第一肌电信号控制所述驱动电机在第一方向上转动，从而控制所述假手本体抓取；所述压电驻极体采集触觉信号，所述控制终端根据所述触觉信号屏蔽所述第一肌电信号，所述信号交互模块根据所述触觉信号向所述残肢反馈刺激；所述压电驻极体同时采集滑觉信号，所述控制终端获取所述滑觉信号的方差值，当所述方差值大于预设阈值时，所述控制终端控制所述假手本体继续抓取，直至所述方差值小于所述预设阈值，所述信号交互模块根据所述滑觉信号向所述残肢反馈刺激，所述控制终端终止屏蔽肌电信号。信号交互模块还获取第二肌电信号，控制终端根据第二肌电信号控制假手本体张开，同时信号交互模块向残肢反馈刺激告知系统使用者假手张开的状态。信号交互模块还获取第三肌电信号，控制终端根据第三肌电信号控制假手本体进一步抓紧，同时信号交互模块向残肢反馈刺激告知系统使用者假手进一步抓紧的状态。

本发明提出的智能假手系统可以克服传统假手无法感受物体相对于假手的运动状态或运动趋势、不能控制并调节抓握力度的缺点，利用集成于假手指节内的压电驻极体，检测并识别“接触”和“滑动”两种信号，通过控制终端自适应地调节抓握力度，从而提高用户使用假手的可靠性和安全性。同时，本发明中采用的压电驻极体具有轻、薄、软的优点，其灵敏度可达600pC/N；此外，压电驻极体构成材料来源广泛、成本低廉，易于推广。

【附图说明】

图1为本发明一实施例的智能假手系统结构图。

图2为本发明一实施例的智能假手系统抓取动作原理流程图。

图3为本发明一实施例的智能假手系统松开动作原理流程图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

本发明提供一种智能假手系统，所述智能假手系统包括本体、驱动电机、压电驻极体、控制终端以及信号交互模块。