[发明专利]基于多传感器融合的下肢运动位姿快速预测系统及方法

摘要

基于多传感器融合的下肢运动位姿快速预测系统，包括表面肌电传感器、惯性传感器、位姿响应模块、位姿解算模块和外部辅助装置。外部辅助装置穿戴在穿戴者腰部和下肢上；表面肌电传感器实时获取穿戴者下肢各肌肉表面肌电信号；惯性传感器固定在外部辅助装置上；位姿响应模块根据采集的各肌肉表面肌电信号时序确定当前下肢各肌肉表面肌电信号对应的运动状态；位姿解算模块将惯性传感器采集的各关节运动角度与解算估计出的关节运动角度进行短时动态加权数据融合，实时获得穿戴者下肢运动姿态和关节的位置坐标。本发明同时提供了下肢运动位姿快速预测方法。本发明能够对人体下肢运动位姿进行快速预测，同时提高了连续运动量的估计精度。

主权项

1.基于多传感器融合的下肢运动位姿快速预测系统，其特征在于：包括表面肌电传感器、惯性传感器、位姿响应模块、位姿解算模块和外部辅助装置；/n外部辅助装置穿戴在穿戴者腰部和下肢上，能够随人体左、右下肢运动；/n表面肌电传感器粘贴在穿戴者下肢股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、半腱肌、胫骨前肌、腓肠肌和比目鱼肌表面，用于实时获取穿戴者下肢各肌肉表面肌电信号，传输给位姿响应模块；/n惯性传感器固定在外部辅助装置上，用于实时获取穿戴者下肢髋关节运动角度、膝关节运动角度和踝关节运动角度；/n位姿响应模块固定于外部辅助装置上，对穿戴者下肢表面肌电信号进行滤波处理，然后将采集的各肌肉表面肌电信号时序与人体下肢肌肉活动时序数据库中预先储存的人体下肢肌肉活动时序进行匹配，找到当前下肢各肌肉表面肌电信号对应的运动状态；/n位姿解算模块固定于外部辅助装置上，对表面肌电传感器采集的信号进行解算，估计出穿戴者下肢髋关节运动角度、膝关节运动角度、踝关节运动角度，将惯性传感器采集的髋关节运动角度、膝关节运动角度、踝关节运动角度与解算估计出的穿戴者下肢髋关节运动角度、膝关节运动角度、踝关节运动角度进行短时动态加权数据融合，实时获得穿戴者下肢运动姿态，通过外部辅助装置尺寸，解算出髋、膝、踝关节的位置坐标。/n