[发明专利]关节运动检测的组合式传感器、关节运动检测系统及方法

权利要求书

1.一种关节运动检测的组合式传感器，其特征在于，包括：支撑架、惯性测量装置和红外标定装置；

所述惯性测量装置和红外标定装置分别设置于所述支撑架上，其中，所述惯性测量装置的测量数据反映关节骨结构在整个运动过程中的空间姿态信息，所述红外标定装置用于在关节周围设定位置处设置真实标记点，所述真实标记点只能在红外检测范围内被感测到，且所述真实标记点的空间位置能够反映关节骨结构在红外检测范围内运动时的空间运动情况；

待所述支撑架戴于关节上后，在所述关节运动的过程中，通过所述惯性测量装置和红外标定装置之间的对应关系，将所述惯性测量装置的测量数据对所述真实标记点在红外检测范围外的空间运动情况进行补充，以获得所述真实标记点能够反映关节骨结构在整个运动过程中的空间运动情况。

2.如权利要求1所述的组合式传感器，其特征在于，所述惯性测量装置为惯性传感器。

3.如权利要求1所述的组合式传感器，其特征在于，所述红外标定装置为若干个红外标记点。

4.如权利要求3所述的组合式传感器，其特征在于，所述红外标记点呈球状或半球状。

5.如权利要求3所述的组合式传感器，其特征在于，所述支撑架呈十字型结构，所述红外标记点的数量为四个，所述四个红外标记点分别设置于所述支撑架的四个自由端，所述惯性测量装置设置于所述支撑架的交叉点处。

6.如权利要求3所述的组合式传感器，其特征在于，所述支撑架呈圆盘结构，所述若干个红外标记点均匀布设于所述支撑架的圆周边缘，所述惯性测量装置设置于所述支撑架的中心点。

7.如权利要求1-6任一项所述的组合式传感器，其特征在于，所述支撑架的高度大于等于所述惯性测量装置的高度，所述惯性测量装置贯穿设置于所述支撑架内。

8.一种关节运动检测系统，其特征在于，包括：

组合式传感器，所述组合式传感器为如权利要求1-6任一项所述的组合式传感器，所述红外标定装置用于在关节周围设定位置处设置真实标记点，所述真实标记点只能在红外检测范围内被感测到，且所述真实标记点的空间位置能够反映关节骨结构在红外检测范围内运动时的空间运动情况，所述惯性测量装置的测量数据用于反映关节骨结构在整个运动过程中的空间姿态信息；

虚拟点标定装置，用于在关节骨结构解剖特征位置处设置虚拟标记点；

红外感测装置，用于在红外检测范围内感测所述真实标记点的空间位置，从而获得所述真实标记点的空间运动数据，及还用于根据所述虚拟标记点和真实标记点的空间相对位置，在红外检测范围内感测所述虚拟标记点和真实标记点的空间的相对位置数据；

数据采集装置，用于采集所述真实标记点的空间运动数据、虚拟标记点和真实标记点的空间的相对位置数据、及惯性测量装置的测量数据；

补充装置，用于将所述惯性测量装置的测量数据对所述真实标记点在红外检测范围外的空间运动数据进行补充，以获得所述真实标记点在整个运动过程中的整体空间运动数据；

数据分析装置，用于将所述真实标记点的整体空间运动数据通过优化运算及虚拟标记点与真实标记点之间的空间映射关系获取所述虚拟标记点的整体空间运动数据，并根据所述虚拟标记点的整体空间运动数据模拟分析关节骨结构运动情况。

9.如权利要求8所述的关节运动检测系统，其特征在于，还包括，在红外检测范围内，利用真实标记点对所述惯性测量装置的漂移误差系数进行校正的校正装置。

10.如权利要求8所述的关节运动检测系统，其特征在于，所述红外感测装置为双目红外传感器。