[发明专利]自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统

权利要求书

1.一种自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统，包含穿戴式柔顺外骨骼康复机械手、肌电采集/刺激导联模块和控制器，其特征在于：所述控制器包含表面肌电信号采集模块、直线推杆电机驱动模块、功能性电刺激模块，所述采集/刺激导联模块连接表面肌电信号采集模块和功能性电刺激模块，由表面肌电信号采集模块采集患者患侧手臂控制手部运动的肌肉的表面肌电信号并将所述表面肌电信号由模拟量转为数字量，并通过功能性电刺激模块对患者手臂的肌肉进行功能性功能性电刺激，所述直线推杆电机驱动模块通过鲍登线缆与穿戴式柔顺外骨骼康复机械手端的柔性驱动推杆相连；穿戴式柔顺外骨骼康复机械手端的柔性驱动推杆处放置拉力传感器，由直线推杆电机驱动模块驱动柔性驱动推杆来带动患者手指运动；用于补偿功能性电刺激不足的力矩，实现对患者手功能性电刺激驱动方式和柔顺外骨骼康复机械手直线推杆电机驱动方式的协同控制。

2.根据权利要求1所述的自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统，其特征在于：所述的肌电采集/刺激导联模块包括两个通道和干电极，其中，一个通道用于采集手臂上控制手部伸展运动肌肉的肌电信号或刺激手臂上控制手部伸展运动肌肉，另一个通道用于采集手臂上控制手部屈曲运动肌肉的肌电信号或刺激手臂上控制手部屈曲运动肌肉，且两通道通过分时复用方式实现肌电采集和功能性电刺激。

3.根据权利要求1所述的自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统，其特征在于：所述控制器还包括模式识别模块，疲劳检测模块，传感器反馈模块，所述模式识别模块用于将采集到的表面肌电信号进行处理，识别当前的手势动作；所述疲劳检测模块用于通过表面肌电信号频谱的中位频率向低频段偏移量来进行肌肉疲劳的判断检测；所述传感器反馈模块包括柔性角度传感器和压力传感器，柔性角度传感器放置于患者手指背部，用于感知患者手指的屈曲角度，当屈曲角度达到最小限位时，停止直线推杆电机驱动模块驱动柔性驱动推杆，防止二次伤害，所述压力传感器放置于患者手指的指尖部位，用于感知患者抓取物品时的压力大小，实现患者抓握力的自适应调节控制反馈。

4.根据权利要求1所述的自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统，其特征在于：所述拉力传感器连接控制器，所述拉力传感器感知手指的拉力变化，由控制器对正常牵动穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的力与拉力传感器感知到的力进行比较，当拉力传感器感知到的力小于正常牵动穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的力的时，驱动柔性驱动推杆补偿手部不足的力矩。

5.根据权利要求1-4任一所述的自适应穿戴式柔顺外骨骼康复机械手的控制系统，其特征在于：所述控制器采用两个单片机，一个单片机连接表面肌电信号采集模块、模式识别模块、疲劳检测模块，用于控制与肌电信号相关的处理，另一个单片机连接直线推杆电机驱动模块、传感器反馈模块、功能性电刺激模块，用于控制与直线推杆电机驱动和功能性电刺激相关的功能；两块单片机之间使用CAN协议进行数据通信。