[发明专利]一种智能的手腕及前臂镜像运动康复装置

摘要

本发明公开了一种智能手腕及前臂镜像运动康复装置，包括前臂镜像运动机构、手腕镜像运动机构、数据采集单元和数据处理单元四部分；数据采集单元采集患者健康侧手部及前臂的表面肌肉信号、加速度信号、角速度信号以及角度偏转信号，通过蓝牙通信传输至数据处理单元；数据处理单元对接收到的信号进行补偿、滤波、分析、计算等处理后，产生镜像运动控制指令，发送至电机及传动机构；电机传动机构根据接收到的镜像控制指令完成相应动作，实现患者健侧带动患侧进行主动、被动以及主被动康复训练；本发明简单易用，成本低且可靠性高，便于患者在家中或社区康复中心自主进行手腕及前臂的镜像康复训练。

主权项

1.本发明公开了一种智能手腕及前臂镜像运动康复装置，该装置由手腕镜像运动机构、前臂镜像运动机构、数据采集单元和数据处理单元四部分组成；该装置可以实现病人健侧带动患侧进行主动、被动以及主被动康复训练；所述的数据采集模块为MYO臂环，包括可以实时采集病人健侧前臂表皮肌电信号的八通道sEMG传感器，可用于测量病人健侧前臂加速度信号和角度信号的九轴惯性测量单元，并将采集到的数据通过蓝牙传输到数据处理单元；所述的数据处理单元基于嵌入式系统开发，开发板中植入Ubuntu系统，装置在Ubuntu系统中的ROS平台下运行；手腕进行镜像康复训练时，通过MYO臂环将检测到的患者健侧肌电信号作为输入，基于BP神经网络算法推算出的健侧手腕运动角度预测模型，数据处理单元发出患侧手腕对应的运动角度控制指令，控制电机对患侧手腕进行镜像康复训练；前臂进行镜像康复训练时，设一个XY坐标系位于患者健侧手臂佩戴的MYO臂环上，其中X轴同前臂重合，Y轴垂直于前臂，重力加速度始终向下垂直于水平面，当前臂抬起一个角度时，MYO臂环的惯性测量单元中的加速度计会检测到重力加速度在X轴上产生加速度分量，通过对加速度分量与重力加速度的比值进行反正弦函数运算，即可求得前臂抬起角度，具体计算公式为：其中为重力加速度，为重力加速度在X轴上的重力分量，为前臂抬起角度。