[发明专利]交互式骑行系统和使用肌肉信号控制骑行模式及刺激强度的方法

权利要求书

1.一种针对下肢残障人士的以肌肉信号驱动的康复训练交互式骑行系统，所述系统包括：

踏板；

曲柄臂，所述曲柄臂连接所述踏板；

电机，所述电机连接所述曲柄臂；

刺激器，所述刺激器连接多个刺激电极；

控制器，所述控制器连接所述电机和所述刺激器；以及

数据采集系统，所述数据采集系统连接所述控制器和肌肉信号传感器；

其中，所述电机向所述曲柄臂施加辅助力或阻力，

其中，所述刺激器连接所述多个刺激电极并传输刺激信号，

其中，所述数据采集系统采集实时肌肉信号，

所述系统还包括处理器，所述处理器根据所述实时肌肉信号计算实时肌肉激活率，

其中，所述控制器根据所述实时肌肉激活率与预设的阈值的大小关系调节电机转速以施加所述辅助力或阻力，以及

其中，所述控制器根据所述实时肌肉激活率与所述阈值的大小关系调节所述刺激器输出刺激信号的强度,

其中，所述处理器：

通过实时肌肉激活模式与期望肌肉激活模式之间激活时间窗的重叠百分比，计算所述实时肌肉激活率；或者

通过实时的所述实时肌肉信号的实际振幅与实时肌肉信号的期望振幅的比值，计算所述实时肌肉激活率，

其中，所述实时肌肉激活率对应于处理成不包含刺激伪信号的所述实时肌肉信号。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述踏板固定在L形踝部矫形器上。

3.如权利要求1所述的系统，还包括：

连接到所述踏板的力传感器；

连接到所述曲柄臂的力传感器；

前链轮，所述前链轮连接所述曲柄臂；

后链轮，所述后链轮通过链条连接所述前链轮；以及

扭矩传感器，所述扭矩传感器分别连接所述后链轮、所述电机和所述控制器。

4.如权利要求1所述的系统，其中，对于单侧腿部训练，所述肌肉信号传感器和刺激电极贴附在同一条腿以仅对该条腿进行训练。

5.如权利要求1所述的系统，其中，对于双侧腿部训练，所述肌肉信号传感器和刺激电极同时贴附在左右两条腿上。

6.如权利要求1所述的系统，其中，一个所述肌肉信号传感器和一对刺激电极贴附在使用者的四个不同部位：腿后肌、股四头肌、腓肠肌和胫骨前肌。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述刺激器在所述曲柄臂的旋转角度随着使用者的腿后肌收缩而改变时，通过输出所述刺激信号来刺激所述腿后肌。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述刺激器在所述曲柄臂的旋转角度随着使用者的股四头肌收缩而改变时，通过输出所述刺激信号来刺激所述股四头肌。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述刺激器在所述曲柄臂的旋转角度随着使用者的腓肠肌收缩而改变时，通过输出所述刺激信号来刺激所述腓肠肌。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述刺激器在所述曲柄臂的旋转角度随着使用者的胫骨前肌收缩而改变时，通过输出所述刺激信号来刺激所述胫骨前肌。

11.计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质存储有指令，所述指令在被执行时使如权利要求1所述的系统执行如下步骤：

在使用者骑行期间，检测所述使用者对不同强度刺激信号的反应，以确定使用者可接受的刺激信号的最小强度和最大强度；

在所述使用者骑行期间，采集所述使用者的目标肌肉的实时肌肉信号；

根据所述实时肌肉信号计算所述实时肌肉激活率；

判断所述实时肌肉激活率与预设的阈值的大小关系；

控制所述系统的刺激器将刺激信号传输到所述目标肌肉，所述刺激信号的强度取决于所述实时肌肉激活率与所述阈值的大小关系；以及

所述系统重复执行所述步骤，直到所述使用者停止骑行。