[发明专利]一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统及方法，首先基于用户下肢肌电信号对其状态进行预先评估，并根据评估结果选择相应的训练任务及模式；下肢助力外骨骼机器人不断采集用户下肢表面肌电信号，并实时评价用户的下肢运动状态；结合用户下肢运动状态数据与下肢助力外骨骼机器人的各类数据对人机工作状态进行实时评估，并根据人机工作状态评估结果控制外骨骼机器人助力行走，同时根据数据的实时变化不断调整控制量实现实时按需助力的效果，直至完成该项康复训练任务。本发明能够有效弥补传统下肢康复训练体系的不足，使训练个性化且全周期数据溯源，推广价值高。

【技术领域】

本发明属于人体下肢康复训练方法及系统技术领域，涉及一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统及方法。

【背景技术】

随着社会老龄化不断加剧，患脑卒中、脑外伤、骨骼肌肉系统疾病、脊髓受伤等疾病的人不断增多，出现大量下肢运动功能障碍用户。依据神经功能重塑理论，运动训练能够恢复用户步行能力。目前，传统的康复训练过程中一名用户需要两到三名康复医疗师辅助其训练，然而康复医疗师相对于用户人数较少，并且其康复效果极大程度依赖于医疗师的经验，难以保证用户康复效果，同时，训练过程枯燥乏味极易产生疲劳感，并需较高财力成本，普通家庭难以负担。

下肢助力外骨骼机器人作为一种康复医疗设备，既能够保护用户训练过程安全又可提高训练质量，成为现有康复训练系统中的重要组成部分，虚拟现实技术在康复训练领域中具有训练过程趣味性强、针对性强的优势，已部分应用于现有训练系统中。然而，现有的康复训练系统无法得到用户人体实时自身形态、各项身体参数的反馈，不能够随时根据用户的训练状态使机器人实时按需助力，使得康复训练效果欠佳。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估系统及方法，

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估方法，包括以下步骤：

步骤1：获得用户一个步态周期内的表面肌电数据，并依照表面肌电数据对用户进行预先评估；

步骤2：根据预先评估的结果选择相应的训练任务及模式，用户利用外骨骼机器人开始训练任务；

步骤3：持续采集用户的表面肌电信号，并且根据采集的表面肌电信号计算并评价用户的运动状态；

步骤4：依照训练任务与用户当前运动状态，实时控制外骨骼机器人进行相应动作，按需助力用户完成训练任务；

步骤5：持续采集外骨骼机器人的实时状态信息并反馈，根据用户当前运动状态的信息以及外骨骼机器人的实时状态信息，对训练过程的人机动作完成度进行评价；

步骤6：重复步骤3-步骤5，直至完成全部训练任务，并对此次训练效果进行评价并反馈给用户。

本发明进一步的改进在于：

步骤1中，所述预先评估的具体方法如下：

在进行训练前对用户的等级进行分类：

用户不能独自站立为一级；能够独自站立，不能独立行走为二级；能够独立行走的用户根据其一个步态周期内表面肌电信号的均值占正常人表面肌电信号的均值的百分比分级：0-25％为三级、25％-50％为四级、50％-75％为五级、75％-100％为六级。

步骤3中，评价用户运动状态的具体方法如下：

实时采集用户表面肌电信号，以正常人做同样动作时各块肌肉的肌电值为参考，计算用户每块肌肉肌电信号的均值占正常人相同肌肉肌电信号的均值的百分比，进而评价用户的运动状态进行评价；