[发明专利]一种非侵入式腕关节轴线运动模型测量方法

摘要

本发明公开了一种非侵入式腕关节轴线运动模型测量方法，属于人机工程和测量技术领域。本发明包括以下三个步骤：(1)采集腕关节的运动数据：前臂及手臂各绑缚一个法兰，每个法兰上贴放四个标记点，为了防止标记点之间互相干涉，前臂与手部的法兰尽量远离腕关节，其中前臂的法兰固定在升降台上。(2)建立腕关节轴线运动模型：将前臂及手部视为刚体，建立2自由度的空间连杆机构；(3)腕关节运动轴线位姿求解：通过采集到的腕关节运动数据，构建空间矢量闭环方程，进而用matlab优化工具箱优化出腕关节的轴线运动模型的参数。利用该方法可以较为准确的得到某一时刻下腕关节运动的轴线位姿，为假肢设计及腕关节康复装置的设计提供了理论依据。

主权项

一种非侵入式腕关节轴线运动模型测量方法，其特征在于：该方法包括腕关节运动数据的采集、腕关节轴线模型的建立、腕关节轴线运动模型的求解；第一、腕关节运动数据的采集：将贴有4个标记点的手部法兰(2)与手部绑缚，手部与手部法兰(2)之间加上弹性垫，将贴有4个标记点的前臂法兰(1)将前臂固定到升降台上，前臂与前臂法兰(1)之间加上弹性垫；通过前臂法兰(1)上的4个标记点建立前臂局部坐标系O1(9)，通过手部法兰(2)上的4个标记点建立手部局部坐标系O2(10)，本方法通过vicon系统捕捉系统获得8个标志点的位置坐标；每个标志点的数据就是在固定坐标系O(11)下的坐标；第二、腕关节运动模型的建立：腕关节为一广义的两自由度关节，即腕关节运动的屈/伸轴线、收/展轴线在空间内是不断变化的，且屈/伸轴线、收/展轴线大致位于头状骨附近，为求解腕关节运动轴线位姿，将腕关节模型建为轴线倾斜不相交的两根轴线，将前臂以及手部视为刚体，最终建立一个两自由度的参数化的空间连杆机构；第三、腕关节轴线位姿求解：根据刚体运动时刚体上的标记点相对刚体的运动不变性，通过vicon光学运动捕捉系统将前臂以及手部的标记点运动时的坐标数据采集下来，通过构建空间矢量闭环建立约束方程，利用matlab中的遗传算法优化工具箱去辨识腕关节模型的相关参数。