專利名稱：一種輕便人工助力服實現方法
技術領域：
本發明涉及一種幫助肢體活動的技木，特別涉及一種輕便人工助力服實現方法。
背景技術：
近年來，為輔助人體上肢、下肢或腰部動作的助力裝置是機電與自動化領域的研究熱點之一。這些助力裝置可以套穿在人體上，根據人的動作意圖自動輸出一定大小的力，并驅使人體上肢、下肢或腰部做出一定的動作。對于康復中的病人，利用它可以輔助活動四肢或腰部；對于正常人特別是護エ，利用它可以大大減輕勞動強度。它主要涉及兩個方面的技術領域ー為機械技術，助力裝置的機械結構要與人體吻合，并盡量輕便，這樣才能使人穿著舒適；ー是電子測控技術，用于自動判斷人體的動作意圖并控制助力裝置動作，以實現人體動作和動作姿態的自動生成。目前已經有ー些類似發明，例如增カ型的外骨骼系統，但它們要么笨重復雜，要么不能實現人體動作意圖的自動檢測。

發明內容
本發明是針對阻力裝置笨重的問題，提出了一種輕便人工助力服實現方法，此助力服簡單輕便、并可自動判斷人體動作意圖。本發明的技術方案為一種輕便人工助力服實現方法，具體包括如下步驟
1)將6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的運動位置上，采集上肢的動作意圖信號；
2)采用普通布料加工制作成類似上衣，與人體貼合緊密，上衣內部內置重量小的Mckibben型氣動人工肌肉，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點分布在上身上部和雙臂上，用于驅動肩關節和肘關節并可生成上肢主要的動作姿態；
3)機電信號分析儀接收6對檢測電極采集的上肢動作意圖信號后，分析儀進行數據處理，判斷需動作的上肢部位，輸出控制信號到氣動系統，氣動系統驅動相應部位的Mckibben型氣動人工肌肉，自動輔助人體完成相應的動作。本發明的有益效果在于本發明輕便人工助力服實現方法，設計即簡單輕便又可自動生成動作的助力裝置，一般用于康復中心、護理中心或家庭中。
具體實施例方式輕便人工助力服實現方法主要涉及到氣動系統和肌電信號分析儀。機械系統采用普通布料特殊加工制作，類似上衣，與人體貼合緊密，吻合良好。驅動器采用重量非常小的Mckibben型氣動人工肌肉(簡稱Mckibben肌肉)，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點分布在上身上部和雙臂上，用于驅動肩關節和肘關節并可生成上主要的動作姿態，包括整臂向前上方平舉、整臂向側上方平舉、整臂向后方外伸、肘的屈伸，以及它們的動作組合，動作幅度可以達到實際人體相應動作幅度的60%以上。整體上，機械部分輕便，相對柔軟，穿著舒適，且可在一定范圍、內適應人體外形的差異。電子測控系統采用機電信號分析儀進行動作意圖的自動檢測，采用6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的相應位置上，當上臂有任何動作意圖時，電腦程序可以自動讀取由相應電極反饋的肌電信號并迅速進行處理分析，進而判斷出任一上臂的動作意圖，在此基礎上，電腦程序實時地控制氣動系統輸出一定氣壓以驅動相應的Mckibben肌肉，進而實現人體動作的自動生成以及各種動作姿態。
人工助力服是由Mckibben肌肉驅動的人體輔助裝置，它可以套穿在人體上身和雙臂上，自動檢測上肢的動作意圖，并實時地輸出相應方向的力，幫助上臂完成相應的動作。它可以實現人體上臂的主要動作與姿態。它需要氣動系統的支持，所用氣動系統是由電腦控制的、以電氣比例閥為核心部件的氣壓輸出系統，電腦程序控制氣動系統輸出不同大小的氣壓，以驅動Mckibben肌肉收縮，進而驅動人工助力服動作。它需要肌電信號分析儀的支持，肌電信號分析儀用于檢測人體上肢的動作意圖。它對電極的對數、電極的分布有特殊的要求。助力服的機械結構設計，主要涉及Mckibben肌肉的具體分布結構以及它們 與助力服的連接方式。助力服的操作關系設計，即人體上肢每ー主要動作與Mckibben肌肉操作之間的對應關系，某一具體動作涉及哪幾條Mckibben肌肉，這幾條Mckibben肌肉如何協調收縮才能實現要求的上肢動作。動作意圖檢測與識別通過機電信號分析儀的多對電極讀入動作相應的肌電信號數據，實時處理并進行動作的特征數據提取，最終識別出動作意圖。
權利要求
1.一種輕便人工助力服實現方法，其特征在于，具體包括如下步驟 1)將6對檢測電極分布在肩膀與大臂表面的運動位置上，采集上肢的動作意圖信號； 2)采用普通布料加工制作成類似上衣，與人體貼合緊密，上衣內部內置重量小的Mckibben型氣動人工肌肉，雙臂對稱配置共14條Mckibben肌肉，即每臂配置7條，各Mckibben肌肉的連接點分布在上身上部和雙臂上，用于驅動肩關節和肘關節并可生成上肢主要的動作姿態； 3)機電信號分析儀接收6對檢測電極采集的上肢動作意圖信號后，分析儀進行數據處理，判斷需動作的上肢部位，輸出控制信號到氣動系統，氣動系統驅動相應部位的Mckibben型氣動人工肌肉，自動輔助人體完成相應的動作。
全文摘要
本發明涉及一種輕便人工助力服實現方法，機電信號分析儀接收6對分布在肩膀與大臂表面的運動位置上的檢測電極采集的上肢動作意圖信號后，分析儀進行數據處理，判斷需動作的上肢部位，輸出控制信號到氣動系統，氣動系統驅動輕便人工助力服中相應部位的Mckibben型氣動人工肌肉，自動輔助人體完成相應的動作。此人工助力服簡單輕便、并可自動判斷人體動作意圖。
文檔編號A61F5/00GK102697588SQ20121012280
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者趙懷林 申請人:上海應用技術學院