专利汇可以提供融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统及方法,仿照人体正常行走的神经及运动系统而建立,包括 脑机 接口 ,正弦发生器和下肢机器 外骨骼 ; 脑机接口 解码出自主运动意图,将命令实时发送给正弦发生器;正弦发生器接收脑机接口发送的指令,产生符合大脑意图的节律性 关节 角 度 信息,并输出到下肢机器外骨骼,控制下肢机器外骨骼完成停止、正常行走、 加速 、减速四种基本的行走模式。本发明通过这种控 制模 式,可将受试者的自主运动意识融合到康复训练中;并可实现四种基本的行走模式:停止,正常行走,加速和减速;可实现系统的实时在线控制,并保证平缓的运动和模式间的切换。本发明切实可行,可提高现有外骨骼系统的康复效果。,下面是融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,仿照人体正常的神经及运动系统,基于脑机接口机制,建立整个控制系统,包括脑机接口、正弦发生器和下肢机器外骨骼;其中,脑机接口解码出自主运动意图,将命令实时发送给正弦发生器,正弦发生器接收脑机接口发送的指令,产生符合大脑意图的节律性关节角度信息,并输出到下肢机器外骨骼,控制下肢机器外骨骼完成停止、正常行走、加速、减速四种基本的行走模式。
2.根据权利要求1所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述脑机接口采用稳态视觉诱发电位方式,即SSVEP,根据大脑枕叶区在不同刺激下的电位来进行脑部活动解码,采用脑电采集单元完成对枕叶区四个区域O1、O2、PO3、PO4进行电位采集。
3.根据权利要求2所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述SSVEP采用的刺激源是四个闪烁方块,频率为6.82Hz、8.33Hz、9.375Hz、和12.5Hz,分别对应于停止、正常行走、加速、减速四种运动模式。
4.根据权利要求2所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述正弦发生器基于傅立叶级数理论建立,并通过C#编程完成,正弦发生器由一组正弦方程描述,它根据SSVEP发送的指令,设定每个正弦方程的参数,产生符合大脑意图的节律性关节角度信息。
5.根据权利要求4所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述正弦发生器程序包括三部分信息;
其中,第一部分指示与SSVEP的连接情况;第二部分实时显示SSVEP发送的指令;第三部分实时显示关节角度信息。
6.根据权利要求4所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述SSVEP与正弦发生器的通信通过套间字方式完成,基于TCP/IP的网络通信协议,通信过程中正弦发生器作为服务器,SSVEP作为客户端。
7.根据权利要求1所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述下肢外骨骼有左右下肢的髋关节、膝关节与踝关节六个自由度,其中,六个关节的辅助力矩由六个交流电机提供,输出力矩通过行星减速器进行放大;电机控制通过上位机,运动控制卡与驱动器协调完成,正弦发生器将各关节的角度信息发送给运动控制卡,控制卡再协调地发脉冲到交流电机,进而使电机协调运动;为实现实时控制,运动控制卡工作在动态PT模式。
8.根据权利要求1所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复系统,其特征在于,所述下肢外骨骼配有悬吊装置,用来克服重力的影响。
9.一种融合自主运动意识的下肢在线行走康复方法,其特征在于,采用如权利要求1所述的系统来完成,首先将受试者悬吊至合适的高度,并将受试者下肢固定在下肢机器外骨骼上,调节下肢机器外骨骼的关节至合适人体的比例;受试者带上脑电采集帽,调整电极位置,保证各电极接触状况良好;单独运行SSVEP的C++程序,训练解码分类器,这部分持续一段时间,进行多次实验;训练完后,关闭SSVEP程序,接通运动控制卡,开启电机电源;运行正弦发生器的C#程序,再次运行SSVEP程序,这时在正弦发生器程序界面提示SSVEP IS CONNECTED;此后,受试者即能用自主运动意识在线实时地控制下肢机器外骨骼,使下肢机器外骨骼任意运行在正常行走、加速、减速或停止四种模式下。
10.根据权利要求9所述的融合自主运动意识的下肢在线行走康复方法,其特征在于,所述正弦发生器主要由频率及幅值设定单元A、正弦曲线发生单元B以及伺服系统单元C组成,其接收脑机接口发送的指令,产生符合大脑意图的节律性关节角度信息,传递给下肢机器外骨骼完成相应模式,正弦发生器的运行过程如下:
步骤1:先测量人体正常行走过程中一个周期内的左右下肢髋关节、膝关节及踝关节角度信息,并通过傅立叶级数展开到二阶,分别用两个正弦函数来近似六个关节的角度变化信息;每个正弦曲线通过幅值、频率、及偏移三个特征描述;
步骤2:当频率及幅值设定单元A将每个正弦曲线的三个特征均设为正常值,则正弦发生器单元B生成的是正常行走情况下的六个关节角度信息;当频率及幅值设定单元A将每个正弦曲线频率设为2倍时,则正弦曲线发生单元B生成的是加速情况下的六个关节角度信息;当频率及幅值设定单元A将每个正弦曲线频率设为0.5倍时,则正弦曲线发生单元B生成的是减速情况下的六个关节角度信息;当频率及幅值设定单元A将每个正弦曲线的幅值与偏移设为0时,则正弦曲线发生单元B生成的是停止情况下的六个关节角度信息,正弦曲线发生单元B根据频率及幅值设定单元A的设定值生成相应的角度信息,正弦曲线发生单元B生成的各关节角度信息通过运动控制卡分别发给六个交流电机,交流电机带动外骨骼按设定的模式运动;
步骤3:当频率及幅值设定单元A的设定值发生变化时,为了保证角度过渡的平缓性,相关值的变化按照二阶微分方程的规律变化。
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