一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及信号处理技术领域，涉及一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，通过设置含弹性凝聚物内层和弹力织物外层的弹性套，设有的肌电传感器、形变传感器、触觉显示器固装在弹性凝聚物内层，且分别与人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应贴合，对齐后在目视情况下把弹性套套在残肢上，彻底解决了传感器位置不能精确定位影响智能仿生手做精细动作，及不能通过触觉反馈来动态调整动作状态的技术问题，解决了精确定位需要多次将残肢肌肉挤进接受腔内找准位置，从而导致形变传感器凸出的柔性囊受到来自皮肤的大的切向摩擦力而常常破损的技术缺陷，不仅保护了部件，而且实现仿生机械手精准执行动作。手精准执行动作。手精准执行动作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置


[0001]本技术涉及信号处理
，尤其涉及一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置。

技术介绍

[0002]当前，对于上肢残缺患者，首选佩戴智能假肢系统来完成上肢的各种动作。智能假肢系统是由仿生机械手和佩戴在上肢的接受腔组合而成，仿真机械手安装于接受腔的前端部。仿生机械手由微电极控制可以做出各种人手动作；硬质接受腔套在患者残留的上肢上，其内部嵌有肌电传感器及信号处理单元拾取并处理残肢肌肉的表面肌电信号以驱动仿生机械手做各种动作。
[0003]现有技术下，肌电传感器只能采集到残肢肌肉靶点这片区域处的肌电信号，这些信号并不能反映每个手指的运动信息，所以只能初略的反映人体运动意图，仿生机械手只可以做出几个总体性运动动作，比如伸腕、曲腕、握拳等。
[0004]而随着技术的发展，出现了肌肉再分布技术(muscle redistribution technique，MRT)，通过该技术，可以选择手指的肌腱残端固定于肢体皮下的不同区域。当人体动作时，如果手指参与了运动，该区域皮肤会产生明显的凹陷变形，从而精确反映每个手指的运动信息，有了这些信息，就可以比较精确的反映人体运动意图，可以做出更为精细的人体运动，比如三指对捏、二指对捏、伸食指、伸拇指等。
[0005]但是作为形变信号的来源，人体皮肤表面的凹陷面积只有约直径1厘米的圆，形变信号传感器采集区域也大致相当，况且人体皮肤表面的凹陷有效深度也只有约3mm～4mm；形变信号采集点和形变传感器精确对准并紧密贴合就很必要。
[0006]但是实际操作时，虽然形变传感器在硬质接受腔内的相对位置可以精确确定并固定，但是首先残肢是不规则的近似圆锥的形状，再者残肢是活的肌肉组织，其形态和体积一直有一定量的变化；再者因为形变信号采集点位于残肢的前端部位置，所以相对应的形变传感器就位于接受腔的前端，接受腔前端安装仿生机械手所以是封闭的，这样就不能在眼睛注视下进行穿戴，这样的话很难使信号采集点和形变传感器精确对准，所以形变信号有可能好，也有可能不好，如果信号不好，这时需要不停穿脱接受腔，直到形变信号良好为止；并且形变信号薄膜会经常破损；另外，也没有触觉反馈装置，患者并不能感知仿生机械手的握力大小及握持的速度等状态，并不能像真实的人手那样动态调整仿生机械手的动作状态。综合以上几个不利条件，所以每次形变信号采集点和形变传感器的凸起的薄膜精确对齐只是小概率事件；况且因形变信号采集点和形变传感器薄膜需紧密贴合，所以残肢肌肉需要挤进接受腔内，这就导致薄膜受到来自皮肤的大的切向摩擦力而常常破损；既有效避免了传感器接触面的磨损，也能够精确定位，实现仿生机械手执行精准动作。

技术实现思路

[0007]本技术公开了一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，旨在解决现有
技术中存在的技术问题。
[0008]本技术采用下述技术方案：
[0009]一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，包括相连的仿生机械手和机械上肢，还包括紧套在人体残肢上的弹性套，所述弹性套内腔中固装有信号采集装置，所述信号采集装置包括肌电传感器、形变传感器及信号处理器，所述信号处理器还与安装在所述弹性套内腔的触觉显示器电连接，所述肌电传感器、所述形变传感器、所述触觉显示器分别与所述人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应贴合；所述弹性套位于硬质的所述机械上肢设有的接受腔内，所述信号处理器与安装在所述仿生机械手上用于控制手指运动的驱动控制单元通信连接。
[0010]在一种实施例中，所述弹性套包括弹性凝聚物内层和弹力织物外层，所述信号采集装置固装在所述弹性套上。
[0011]在一种实施例中，所述信号采集装置至少设有一套。
[0012]在一种实施例中，所述信号采集装置设有的用于信息采集及处理信号的信号处理器位于中间位置，用于采集人体残肢上肌电信号采集点的肌电信号的所述肌电传感器、用于采集人体残肢上形变信号采集点的形变信号的所述形变传感器位于所述信号处理器的两侧，且分别通过导线连接；其中，所述形变信号采集点位于人体残肢的前端，所述肌电信号采集点位于人体残肢的后端。
[0013]在一种实施例中，所述肌电传感器包括硬质材料的壳体及内嵌于所述壳体上表面的用于采集肌电的电极，所述电极由导电材料构成，所述壳体上表面与肌肤接触处设有柔层。
[0014]在一种实施例中，所述形变传感器包括形变传感器壳体和安装在所述形变传感器壳体上用于采集肌肉形变的柔性囊，所述柔性囊内装有气体。
[0015]在一种实施例中，所述仿生机械手上还设有用以感受手指触动物体的触觉传感器，所述触觉传感器与驱动控制单元电连接。
[0016]在一种实施例中，所述肌电传感器、所述形变传感器、所述触觉显示器均固装在所述弹性凝聚物内层，所述信号处理器固装在所述弹性凝聚物内层或弹力织物外层，均通过缝合或胶结的方式固定。
[0017]需要说明的是：所述弹性套内固装的所述信号采集装置的数量依据需要设定。
[0018]有益效果：
[0019]本技术公开了一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0020]本技术基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，通过设置弹性套，弹性套包括弹性凝聚物内层和弹力织物外层，所述信号采集装置安装在所述弹性套上，设置的肌电传感器、形变传感器、触觉显示器分别与所述人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应，且弹性套预先内表面外翻，然后套在残肢端头部，当在目视情况下把形变传感器和形变信号采集点精确对齐、肌电传感器与肌电信号采集点对齐、触觉显示器与触觉显示靶点对齐后，沿着残肢纵向顺势向上套在残肢上，通过柔性囊紧密贴合，最后把弹性套装在接受腔内，彻底解决了传感器位置不能精确定位，影响智能仿生手做精细动作及不能通过触觉反馈来动态调整动作状态的技术问题；同时通过弹性套一次
性的紧固套装，再将残肢放入接受腔内，彻底解决了现有技术中为了采集信号需要多次将残肢肌肉挤进接受腔内找准位置，从而导致形变传感器凸出的柔性囊受到来自皮肤的大的切向摩擦力而常常破损的技术缺陷。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明解释本技术，并不构成对本技术的不当限定；在附图中：
[0022]图1为本技术实施例提供的基于人体残肢表面信号的机械手控制装置技术方案结构示意图；
[0023]图2为仿生机械手与机械上肢固定连接结构示意图；
[0024]图3为一套信号采集装置安装在弹性套内的结构示意图；
[0025]图4为残肢结构示意图；
[0026]图5为肌电传感器结构示意图；
[0027]图6为形变传感器结构示意图；
[0028]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，包括相连的仿生机械手和机械上肢，其特征在于：还包括紧套在人体残肢上的弹性套，所述弹性套内腔中固装有信号采集装置，所述信号采集装置包括肌电传感器、形变传感器及信号处理器，所述信号处理器还与安装在所述弹性套内腔的触觉显示器电连接，所述肌电传感器、所述形变传感器、所述触觉显示器分别与人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应贴合；所述弹性套位于硬质的所述机械上肢设有的接受腔内，所述信号处理器与安装在所述仿生机械手上用于控制手指运动的驱动控制单元通信连接。2.根据权利要求1所述的基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，其特征在于：所述弹性套包括弹性凝聚物内层和弹力织物外层，所述信号采集装置固装在所述弹性套上。3.根据权利要求2所述的基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，其特征在于：所述信号采集装置至少设有一套。4.根据权利要求1所述的基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，其特征在于：所述信号采集装置设有的用于信息采集及处理信号的信号处理器位于中间位置，用于采集人体残肢上肌电信号采集点的肌电信号的所述肌电传感器、用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海红，
申请(专利权)人：盐木医疗科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：