[发明专利]一种外骨骼式下肢健康管理协作系统及方法

说明书

本发明涉及一种外骨骼式下肢健康管理协作系统及方法，采用分布式多传感器模块、主从式数据采集模块、数据同步模块和数据分析模块，并采用多种通讯方式实现数据的高速实时传输。实现了人体下肢运动数据的采集、同步和分析，对于不同年龄段的用户进行不对层面的下肢健康评估；在保证数据实时性采集的同时，通过数据同步方法和数据追踪方法进一步杜绝了数据的丢失率，提高了系统的测量和分析精度，而且，本发明使用方便，结构简单。

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，尤其涉及一种外骨骼式下肢健康管理协作系统及方法。

背景技术

随着时代的发展，运动项目的选择呈现了多样化的趋势。然而，由于部分参与者不熟悉运动的具体规范，同时也不清楚该类运动的禁忌，往往容易造成运动损伤，严重者甚至会需要进行手术。另一方面，由于工作环境的固定化，一些劳动者的身体机理和结构发生了变化，这些变化通常是不易察觉的，但是会影响一个人日常活动和生活。更多地，一些青少年在生长发育的过程中，由于一些不规范的体姿体态，常常会形成一种不正确的行为模式，比如错误的走姿、错误的坐姿等。这些错误的行为模式会造成下肢的一系列风险，包括跌倒风险、肌肉损伤风险、关节损伤风险、自主能力缺失风险、肌腱损伤风险、疼痛风险等。

一些运动者的某些上肢部位发生了一定程度上的疼痛或酸痛，而这些疾病往往是由于不规范的日常活动所造成的，这些疼痛也会导致下肢活动的一些异常，疼痛原因可以通过一系列下肢的活动进行筛查。

现有技术中，健康管理机器人存在功能薄弱，数据分析能力缺失、兼容性和准确性低等一系列的缺陷。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种外骨骼式下肢健康管理协作系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种外骨骼式下肢健康管理协作系统，包括分布式多传感器模块、主从式数据采集模块、数据同步模块和数据分析模块；其中，

所述分布式多传感器模块，用于采集人体运动过程中产生的不同形式的肢体变化数据，并接受主从式数据采集模块发出的数据同步信号，实现数据的同步通信；

所述的多传感器，包括若干个角度编码器、若干个矩阵式足底压力传感器、若干个惯性测量单元、一个心率传感器和若干个体表温度传感器；

所述的角度编码器，分别设置于人体髋关节和膝盖关节外侧，与关节转轴平行，用于测量人体下肢关节的转动位移信息；

所述的惯性测量单元，分别设置于人体左右大腿、小腿和足面外侧，用于测量腿部足部相对人体腰部的转动变化信息；其中与足面外侧连接的惯性测量单元通过捆绑带的方式连接；

所述矩阵式足底压力传感器模块，呈鞋垫状，置于足底处，用于采集足底压力分布信息；

所述的心率传感器模块，呈表带状，设置于人体手腕处，用于采集人体实时心率变化信息；

所述的体表温度传感器，设置于人体左右大腿、左右小腿处，用于采集人体下肢的体表温度变化信息；

所述的数据同步模块用于向下位机发送数据同步指令，并且完成数据的同步；

所述的数据分析模块用于进行系统性的数据分析，包括下肢的健康评估、风险预测、健康运动规划、健康管理等；

所述系统还包括：

数据显示模块，用于将数据采集的结果和硬件设备(传感器和主从式数据采集模块)的当前状态进行汇总分析并可视化，并通过WIFI芯片发送给主式上位机模块。

所述系统还包括：

电源模块，用于为各个模块提供动力；采用隔离电源设计，具有电压检测、电流检测、大容量滤波、隔离保护功能。