[实用新型]一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置

说明书

本实用新型涉及信号处理技术领域，涉及一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，通过设置含弹性凝聚物内层和弹力织物外层的弹性套，设有的肌电传感器、形变传感器、触觉显示器固装在弹性凝聚物内层，且分别与人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应贴合，对齐后在目视情况下把弹性套套在残肢上，彻底解决了传感器位置不能精确定位影响智能仿生手做精细动作，及不能通过触觉反馈来动态调整动作状态的技术问题，解决了精确定位需要多次将残肢肌肉挤进接受腔内找准位置，从而导致形变传感器凸出的柔性囊受到来自皮肤的大的切向摩擦力而常常破损的技术缺陷，不仅保护了部件，而且实现仿生机械手精准执行动作。

技术领域

本实用新型涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置。

背景技术

当前，对于上肢残缺患者，首选佩戴智能假肢系统来完成上肢的各种动作。智能假肢系统是由仿生机械手和佩戴在上肢的接受腔组合而成，仿真机械手安装于接受腔的前端部。仿生机械手由微电极控制可以做出各种人手动作；硬质接受腔套在患者残留的上肢上，其内部嵌有肌电传感器及信号处理单元拾取并处理残肢肌肉的表面肌电信号以驱动仿生机械手做各种动作。

现有技术下，肌电传感器只能采集到残肢肌肉靶点这片区域处的肌电信号，这些信号并不能反映每个手指的运动信息，所以只能初略的反映人体运动意图，仿生机械手只可以做出几个总体性运动动作，比如伸腕、曲腕、握拳等。

而随着技术的发展，出现了肌肉再分布技术(muscle redistributiontechnique，MRT)，通过该技术，可以选择手指的肌腱残端固定于肢体皮下的不同区域。当人体动作时，如果手指参与了运动，该区域皮肤会产生明显的凹陷变形，从而精确反映每个手指的运动信息，有了这些信息，就可以比较精确的反映人体运动意图，可以做出更为精细的人体运动，比如三指对捏、二指对捏、伸食指、伸拇指等。

但是作为形变信号的来源，人体皮肤表面的凹陷面积只有约直径1厘米的圆，形变信号传感器采集区域也大致相当，况且人体皮肤表面的凹陷有效深度也只有约3mm～4mm；形变信号采集点和形变传感器精确对准并紧密贴合就很必要。

但是实际操作时，虽然形变传感器在硬质接受腔内的相对位置可以精确确定并固定，但是首先残肢是不规则的近似圆锥的形状，再者残肢是活的肌肉组织，其形态和体积一直有一定量的变化；再者因为形变信号采集点位于残肢的前端部位置，所以相对应的形变传感器就位于接受腔的前端，接受腔前端安装仿生机械手所以是封闭的，这样就不能在眼睛注视下进行穿戴，这样的话很难使信号采集点和形变传感器精确对准，所以形变信号有可能好，也有可能不好，如果信号不好，这时需要不停穿脱接受腔，直到形变信号良好为止；并且形变信号薄膜会经常破损；另外，也没有触觉反馈装置，患者并不能感知仿生机械手的握力大小及握持的速度等状态，并不能像真实的人手那样动态调整仿生机械手的动作状态。综合以上几个不利条件，所以每次形变信号采集点和形变传感器的凸起的薄膜精确对齐只是小概率事件；况且因形变信号采集点和形变传感器薄膜需紧密贴合，所以残肢肌肉需要挤进接受腔内，这就导致薄膜受到来自皮肤的大的切向摩擦力而常常破损；既有效避免了传感器接触面的磨损，也能够精确定位，实现仿生机械手执行精准动作。

实用新型内容

本实用新型公开了一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，旨在解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采用下述技术方案：

一种基于人体残肢表面信号的机械手控制装置，包括相连的仿生机械手和机械上肢，还包括紧套在人体残肢上的弹性套，所述弹性套内腔中固装有信号采集装置，所述信号采集装置包括肌电传感器、形变传感器及信号处理器，所述信号处理器还与安装在所述弹性套内腔的触觉显示器电连接，所述肌电传感器、所述形变传感器、所述触觉显示器分别与所述人体残肢上预设的肌电信号采集点、形变信号采集点、触觉显示靶点位置对应贴合；所述弹性套位于硬质的所述机械上肢设有的接受腔内，所述信号处理器与安装在所述仿生机械手上用于控制手指运动的驱动控制单元通信连接。