[发明专利]一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统及方法

权利要求书

1.一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获得用户一个步态周期内的表面肌电数据，并依照表面肌电数据对用户进行预先评估；所述预先评估的具体方法如下：

在进行训练前对用户的等级进行分类：

用户不能独自站立为一级；能够独自站立，不能独立行走为二级；能够独立行走的用户根据其一个步态周期内表面肌电信号的均值占正常人表面肌电信号的均值的百分比分级：0-25％为三级、25％-50％为四级、50％-75％为五级、75％-100％为六级；

步骤2：根据预先评估的结果选择相应的训练任务及模式，用户利用外骨骼机器人开始训练任务；所述训练任务具体如下：

在虚拟现实场景中预设一个人物，根据人机状态信息数据驱动预设人物完成与用户姿势相同运动，通过设置运动任务等级、语音和图像同步提示并诱导用户完成缓步行走、快步行走、转向、上下台阶的任务，每完成相应的动作则获得相应的分数；任务过程中，根据不同等级模块设置不同程度的障碍以及分数奖励，达到预设分数后，进入下一等级训练；

步骤3：持续采集用户的表面肌电信号，并且根据采集的表面肌电信号计算并评价用户的运动状态；评价用户运动状态的具体方法如下：

实时采集用户表面肌电信号，以正常人做同样动作时各块肌肉的肌电值为参考，计算用户每块肌肉肌电信号的均值占正常人相同肌肉肌电信号的均值的百分比，进而评价用户的运动状态进行评价；

评价结果占比为90％以上为能够独立完成、占比为40％-90％为能够助力完成和占比为0-40％为无法完成；当评价结果为能够独立完成时，控制外骨骼机器人跟随用户完成训练动作；当评价结果为能够助力完成时，控制外骨骼机器人按需辅助用户完成训练动作；当评价结果为无法完成时，降低训练任务等级使用户完成低一等级训练动作；

在执行训练动作的同时，结合下肢助力外骨骼机器人各传感器数据，依照人机动作完成时各关节的各角度、力矩以及运动幅度信息，对训练过程中的人机动作完成度进行在线实时评估；

步骤4：依照训练任务与用户当前运动状态，实时控制外骨骼机器人进行相应动作，按需助力用户完成训练任务；

步骤5：持续采集外骨骼机器人的实时状态信息并反馈，根据用户当前运动状态的信息以及外骨骼机器人的实时状态信息，对训练过程的人机动作完成度进行评价；

步骤6：重复步骤3-步骤5，直至完成全部训练任务，并对此次训练效果进行评价并反馈给用户。

2.一种用于实现权利要求1所述方法的基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统，其特征在于，包括计算机、用户状态评估模块、外骨骼机器人、虚拟诱导训练模块；

所述计算机，用于对系统数据进行处理；

所述用户状态评估模块，用于根据用户肌电信号对用户状态进行监测与评估，并采集用户下肢的表面肌电信号，并以正常人表面肌电信号为参考值，计算用户表面肌电信号与正常人表面肌电信号的数据对比值，并在此基础上进行等级分类，分为预先评估与在线实时评估；

所述外骨骼机器人，用于支撑用户身体，并根据虚拟诱导训练模块以及用户运动状态对用户在训练过程中予以助力；

所述虚拟诱导训练模块，用于诱导用户完成训练任务；

外骨骼机器人包括本体、控制单元、传感检测单元、无线通讯单元；

本体包括髋关节、膝关节以及踝关节，髋关节、膝关节以及踝关节处均安装有电极，对应用户的大腿、小腿以及脚背处均设有绑带，绑带内侧设有压力传感器，用于检测用户与外骨骼机器人之间的压力信息；

控制单元用于发送控制命令至外骨骼机器人各关节处的电机，带动机器人完成相应动作从而实现助力行走；

传感检测单元包括各关节处的编码器和各绑带处的压力传感器，编码器用于采集各关节角度信息，压力传感器用来采集用户与外骨骼机器人之间的交互力；

无线通讯单元用于将各传感器采集到的数据传输至计算机，同时将计算机发送的指令传达至外骨骼机器人的控制器。