[发明专利]一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法

说明书

本发明提供一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法，所述检测装置，由1个腰部角度检测装置和2个以上的位移检测装置组成。其中，腰部角度检测装置由T形扭转腰带、腰带连接组件和可调节腰带组成。通过腰带连接组件将T形扭转腰带与可调节腰带活动连接在一起。位移检测装置分别与腰部角度检测装置相连接。有益的技术效果：该装置采用柔索绑缚的方式，减少了检测装置对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性。本发明所提供的检测方法，能够精确获取人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态数据，为上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。

技术领域

本发明属于运动检测领域，特别适用于人体腰部运动状态的状态获取，以及基于人体腰部运动状态的腰部康复机器人设计、评估及研制，具体是一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法。

背景技术

老龄化的加重、交通事故的频发以及久坐等原因导致腰部运动功能障碍问题日益严重，且呈现年轻化的趋势。同时，由于康复医师的紧缺性，腰部康复机器人研究的必要性和紧急性逐渐凸显，因此，越来越多的专家学者研制出各种类型的腰部运动康复机器人，以实现人体腰部的运动康复。例如，中国专利号CN103622794A涉及的一种支撑座式腰部康复训练器，结构紧凑，稳定性好，能够模拟正常人行走过程中腰部骨盆的运动规律，帮助病患进行全方位的腰部运动训练。中国专利号CN102068363A涉及的绳驱动腰部康复机器人，针对康复训练过程中如何协调控制康复病人的骨盆运动轨迹问题，再现了康复病人在站立情况下的正常人骨盆运动轨迹，以实现康复病人的腰部康复。中国专利号CN104127299A涉及的柔索气动肌肉联合驱动腰部康复机器人，能够实现腰部六个自由度的康复训练，以达到腰部康复训练效果。

但这些腰部康复机器人都是使用正常人盆骨运动轨迹作为预设轨迹，没有正确的腰部运动轨迹作为参考。而通过一些国内外学术成果的研究表明，人体腰部相对于盆骨具有3个转动自由度，下肢相对于盆骨具有3个转动自由度，且人体走动或进行其他运动时，腰部和下肢相对于盆骨是运动的，并呈现一定的运动规律。国外相关研究成果表明，上下肢联动对运动康复效果更为明显，因此，为了更好地获取、检测和了解人体姿态运动规律，需要一种能够全面检测人体腰部运动姿态的检测装置。

然而现有的检测装置明显不能满足对于腰部运动康复的需求，其主要存在以下技术问题：

1.所发表的《一种测量人行走时骨盆运动轨迹的新方法》(ISSN编号1006-7043，2006，1，128-131)，只能检测人体走动时盆骨中心点的大致位移变化，并不能准确分析到腰部运动的六个自由度；

2.中国专利号CN103505342A涉及的一种外骨骼式步态康复训练装置和中国专利号CN102499700A涉及的下肢康复人-机耦合力检测装置和方法均使用刚性杆件作为外骨骼对人体运动姿态进行测量，适应性较差，并且会反作用于人体运动，影响检测轨迹的有效性和精确性；

3.上述两种类型的检测方式只检测到了空间位置变化，没有检测到人体运动的运动速度、加速度等位姿变化。

发明内容

本发明针对现有检测装置存在的技术问题，提供了一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法，该装置采用柔索绑缚的方式，减少了检测装置对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性，此外，该装置采用了9组柔索状态检测模块和腰部角度检测装置，可以有效检测到人体大范围运动时的运动状态，增加了可使用范围，其柔索状态检测模块采用了模块化的设计，具有安装灵活、维护简单、使用方便等特点，其腰部角度检测装置3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，该装置能够精确获取人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态，也可以为《一种六自由度并联腰部康复训练装置》(CN104224494A)等上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：