[发明专利]一种抓握功能评估与训练系统

权利要求书

1.一种抓握功能评估与训练系统，其特征在于，包括：

主机交互模块，包括用户交互界面，用于引导用户实时调节握力大小和肌肉收缩状况以完成虚拟任务；

信号采集模块，用于采集用户上肢的力学信号和肌电信号，并对肌电信号进行至少包括放大和滤波的预处理；

信号存储模块，用于接收所述信号采集模块的力学信号和肌电信号进行存储，以及接收主机控制模块的特征参数进行存储；

主机控制模块，分别与所述主机交互模块和信号存储模块连接，用于对所述信号存储模块传输的力学信号和肌电信号进行运算与处理，得到特征参数，通过特征参数控制虚拟场景进行相应的游戏操作以训练运动控制功能，最后将特征参数传输给信号存储模块。

2.根据权利要求1所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述主机控制模块包括：

特征参数提取单元，用于对所述信号存储模块中的力学信号和肌电信号进行计算分析得到所述特征参数作为抓握控制能力评估结果，并且把相应所述特征参数传输到信号存储模块；

虚拟游戏参数设置单元，其根据信号存储模块存储的用户抓握控制能力评估结果设置虚拟游戏中两个光标所对应的信号特征参数，以及目标光标的运动时间、运动范围、运动速度和运动轨迹类型；

力学反馈控制单元，用于处理压力传感器采集的力学信号，输出能够反映用户此时产生的握力情况的特征参数到主机交互模块，与主机交互模块进行交互；

肌电反馈控制单元，用于处理经过肌电采集装置放大和滤波的肌电信号，输出能够反映用户此时拮抗肌肉群共收缩情况的特征参数到主机交互模块，与主机交互模块进行交互。

3.根据权利要求1或2所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述虚拟游戏参数设置单元，还用于设置异常监控单元所监测信号的异常阈值；

所述主机控制模块还包括异常监控单元，用于对所述特征参数提取单元提取的特征参数进行实时监控，当所述特征参数中能够表征用户屈肌肌群协同情况的参数幅值或者表征用户拮抗肌群共收缩情况的参数幅值达到预设的所述异常阈值时，提示用户调整发力大小和肌肉收缩状况，避免不正确的发力方式。

4.根据权利要求1或2所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述信号采集模块包括肌电信号采集单元、力学信号采集单元，分别用于采集用户上肢的肌电信号和力学信号；

所述力学信号采集单元是握力测量装置，采集用户执行握力控制任务产生的力学信号；所述肌电信号采集单元是采用多个表面电极，采集用户执行握力控制任务产生的肌电信号。

5.根据权利要求4所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述握力测量装置被设计成一个圆柱外形，中间为固定的四个一维的压力传感器，可测得一个方向的力和两个方向的力矩，用于测量用户产生的握力值和所对应的选择力矩参数；

通过所述表面电极提取采集用户上肢运动相关的四对肌肉的原始肌电信号，并将采集到的多个通道肌电信号进行至少包括放大和滤波的预处理；表面电极提取用户上肢肩、肘、腕关节的四对肌肉的肌电信号，包括对三角肌前束、三角肌后束、肱三头肌、肱二头肌、桡侧腕屈肌、桡侧腕伸肌、指浅屈肌、指总伸肌的肌电信号中至少一种进行采集。

6.根据权利要求4所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括信号转换模块，用于将采集到的用户上肢力学信号和肌电信号通过DAQ采集卡，经过模数转换送入信号存储模块。

7.根据权利要求1或2所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，所述主机控制模块中，特征参数提取单元用于将采集的上肢力学信号进行计算分析得到特征参数，所述特征参数包括以下至少一项：实际握力值、目标值偏差比、旋转力矩比、平均绝对值、方差、积分肌电和肌电幅值。

8.根据权利要求1或2所述的抓握功能评估与训练系统，其特征在于，

所述虚拟游戏参数设置单元设置康复训练任务，其根据所述信号存储模块存储的用户握力控制能力评估结果设置虚拟游戏中两个光标所对应的信号特征参数，并设置目标光标的运动范围、运动时间和运动速度参数；可设置不同握力级下的动作，包括25％，50％，75％，100％最大握力级。