[发明专利]全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统

权利要求书

1.一种全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼的综合控制系统，其特征在于：包括多功能人脑计算机接口头盔和运动感觉系统，所述多功能人脑计算机接口头盔通过运动感觉系统与全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼相连接；

所述全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼包括指尖套、中节指骨背侧面外骨骼、中节指骨掌侧面外骨骼、近节指骨背面外骨骼、近节指骨掌侧面外骨骼、掌骨背侧外骨骼、掌骨掌侧面外骨骼、伸指机械驱动装置、屈指机械驱动装置、伸指人造肌腱和屈指人造肌腱；每个手指的伸指人造肌腱一端连接对应指尖套指背侧并依次穿过对应手指骨背面外骨骼、近节指骨背面外骨骼、掌骨背侧外骨骼中的导管进入伸指机械驱动装置；每个手指的屈指人造肌腱一端连接对应指尖套掌侧并依次穿过对应手指骨掌侧面外骨骼、近节指骨掌侧面外骨骼、掌骨掌侧外骨骼中的导管进入屈指机械驱动装置；所述伸指机械驱动装置和屈指机械驱动装置中均设有对应每个手指的拉伸装置并进行拉伸联动；在指尖套外侧安装指尖压力及温度传感器，在指尖套内侧的手指尖指甲上部位置和手指尖指腹下部位置分别安装有助力传感器，在每个近节指骨掌侧面外骨骼及掌骨背侧外骨骼之间安装有关节角度传感器；

所述多功能人脑计算机接口头盔包括立体定向磁头阵列和超微头皮电极阵列，所述立体定向磁头阵列位于大脑皮层躯体感觉中枢所对应的头皮表面用于采集躯体感觉中枢传入的人造感觉信号，所述超微头皮电极阵列位于大脑皮层躯体运动中枢所对应的头皮表面用于采集躯体运动中枢产生的电信号，该超微头皮电极阵列依次与信号放大器、模数转换器及信号传输器相连接；

所述运动感觉系统包括感觉管理系统和手部运动管理系统，其中：

所述感觉管理系统由人造感觉系统中心控制单元、磁场立体定向控制线圈控制单元和磁场立体定向控制线圈控制单元连接构成；所述人造感觉系统中心控制单元接收手部电子机械外骨骼中的多组关节角度传感器、压力传感器、温度传感器实时的数据信息，并对上述数据进行整合、编码后将编码信息和控制指令传送给磁场立体定向控制线圈控制单元和磁场立体定向控制线圈控制单元，在磁场立体定向控制线圈控制单元和磁场立体定向控制线圈控制单元的驱动下，立体定向磁头阵列向大脑皮层躯体感觉中枢产生能被大脑解读的脉冲磁场信号；

所述手部运动管理系统包括多通道机械驱动装置控制器及脑电信号解读模块、特征脑电信号数据库、动作合成模块、握力控制模块和助力解析模块；所述脑电信号解读模块通过分析接收到的脑电信号并根据特征脑电信号数据库中存储的各种运动的特征脑电信号数据解读大脑的运动意图；

所述握力控制模块接收手部电子机械外骨骼各个关节角度传感器、指尖套的压力及温度传感器产生的实时数据并产生合适的握力数据传送至动作合成模块；

助力解析模块接收手部电子机械外骨骼各个指尖套内的助力传感器产生各个手指自主活动产生的实时压力数据并解析各个手指的活动意图并传送至动作合成模块；

动作合成模块接收脑电信号解读模块的分析数据、助力解析模块的分析数据并生成动作指令发送至多通道机械驱动装置控制器；

多通道机械驱动装置控制器接收动作合成模块的动作指令，并将相应指令分发给相应的机械驱动装置带动相应的指关节产生动作。

2.根据权利要求1所述的全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述动作合成模块还连接自动训练模块，该自动训练模块按照事先编制的设定向动作合成模块发送数据，动作合成模块按照该数据向多通道机械驱动装置控制器发出动作指令驱动机械外骨骼做出各种动作。

3.根据权利要求1所述的全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述手部运动管理系统还包括SEP刺激信号发生器和SEP解析模块，所述SEP刺激信号发生器向位于肢体及躯体体表神经传导通路上的刺激电极发出神经刺激信号，并由位于肢体及躯体体表相应的神经传导通路远端上的多个相应SEP体表电极采集体感诱发电位神经电信号数据，该数据实时反馈到SEP解析模块，该SEP解析模块直接分析外周神经系统的体感诱发电位的神经电信号，并将解析结果反馈至自动训练模块。

4.根据权利要求1所述的全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼的综合控制系统，其特征在于：所述伸指机械驱动装置和屈指机械驱动装置内的拉伸装置采用液压驱动方式、伺服电机驱动方式或人造肌肉驱动方式。