[发明专利]仿人机器人的生理参数发生装置及其方法

权利要求书

1.一种仿人机器人的生理参数发生装置，其特征在于，仿人机器人本体上设有舵机模块（1）、呼吸模块（2）、心电模块、脉率血氧饱和度模块（4）和姿态感应模块（5）；

所述的舵机模块（1）包括大臂舵机（1.1）、小臂舵机（1.2）、手腕舵机（1.3）以及手指舵机（1.4）；两个所述的大臂舵机（1.1）分别设置于仿人机器人的大臂末端的两个肩关节处，两个所述的小臂舵机（1.2）设置于仿人机器人小臂与大臂的两个连接关节处，两个所述的手腕舵机（1.3）设置于仿人机器人手腕与小臂的两个连接关节处，所述的手指舵机（1.4）设置于仿人机器人的若干指关节处；

所述的呼吸模块（2）包括伸缩装置、胸廓（2.3）、气泵（2.4）、气囊（2.5）、气管（2.6）、气阀（2.7）和鼻孔（2.8）；所述的伸缩装置固定于仿人机器人的胸廓（2.3）内部，伸缩装置的输出端与胸廓（2.3）的内表面相连；气囊（2.5）放置于胸廓（2.3）内，且气囊（2.5）上连接有两条气管（2.6），每条气管（2.6）上各设有一个气阀（2.7），两条气管（2.6）的末端各自连接仿人机器人的一个鼻孔（2.8）；所述气囊（2.5）通过气管连接气泵（2.4）；

所述心电模块包括心电波形发生器和若干导联电极（3），所述心电波形发生器安装于仿人机器人内部，所述导联电极（3）贴覆于仿人机器人表面；

所述的脉率血氧饱和度模块（4）包括脉搏波形发生器、第一LED发光管（4.2）和第二LED发光管（4.3）；所述的脉搏波形发生器安装于仿人机器人内部，所述第一LED发光管（4.2）和第二LED发光管（4.3）并列安装于仿人机器人的手指（4.1）上，且两条LED发光管的发光波长不同；

所述姿态感应模块（5）包括若干个固定于仿人机器人活动位置的姿态传感器；

所述仿人机器人的生理参数发生方法步骤如下：

根据需要模拟的动作，控制相应的舵机模块（1）中的相应舵机旋转，从而使仿人机器人的手部做出相应的动作；位于仿人机器人的大臂、小臂及其他身体活动处的姿态传感器检测出加速度信息；根据姿态感应模块（5）采集到的运动信号得到运动干扰的估计；

同时，通过控制伸缩装置的输出端伸缩，带动仿人机器人胸廓（2.3）的机械运动从而模拟人的呼吸运动，且呼吸的周期和幅度根据模拟要求进行调整；在胸廓（2.3）起伏的同时，同步进行呼吸模拟；呼吸模拟时，先关闭气阀（2.7），通过气泵（2.4）给气囊（2.5）进行充气，从而模拟人体吸气时的肺部运动；再开启气阀（2.7），气囊（2.5）中的气体通过气管（2.6）放气，从而产生鼻气流；

在可穿戴设备测试过程中，一方面，通过控制心电波形发生器产生心电波形，对于心电波形发生器输出的心电波形，再添加入由主控芯片的DAC模块输出的50Hz工频干扰、呼吸干扰、基线漂移、肌电干扰信号和由姿态感应模块（5）估计得到的运动干扰，输出符合人体测量的心电波形；另一方面，通过控制脉搏波形发生器产生脉搏波形，对于脉搏波形发生器输出的脉搏波形，再添加入由主控芯片的DAC模块输出的50Hz工频干扰、呼吸干扰、基线漂移、肌电干扰信号和由姿态感应模块（5）估计得到的运动干扰，输出符合人体测量的脉搏波形；再一方面，根据脉搏波形输出不同占空比的PWM信号，用以驱动第一LED发光管（4.2）和第二LED发光管（4.3），输出不同波长的光信号用于进行血氧饱和度的测量。

2.如权利要求1所述的仿人机器人的生理参数发生装置，其特征在于，所述的大臂舵机（1.1）、小臂舵机（1.2）、手腕舵机（1.3）以及手指舵机（1.4）的旋转角度不小于与对应关节的活动角度。

3.如权利要求1所述的仿人机器人的生理参数发生装置，其特征在于，所述的导联电极（3）为织物电极、AgCl电极或金属电极。

4.如权利要求1所述的仿人机器人的生理参数发生装置，其特征在于，所述第一LED发光管（4.2）为红光LED，第二LED发光管（4.3）为红外光LED。

5.如权利要求1所述的仿人机器人的生理参数发生装置，其特征在于，所述的所述第一LED发光管（4.2）和第二LED发光管（4.3）均为聚光型LED。