改善假肢步态的振动反馈装置及其振动反馈控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种改善假肢步态的振动反馈装置及其振动反馈控制方法，包括振动控制组件、速度检测机构、振动反馈机构、供电信号线和固定机构；振动控制组件设置有振动控制电路，该振动控制电路设置有振动控制单元；每个速度检测机构均设置有速度检测电路，每个振动反馈机构均设置有振动反馈电路，振动控制单元的信号输入端组分别与一个速度检测电路的信号输出端连接，振动控制单元的信号输出端组分别与一个振动反馈电路的信号接收端连接；截肢患者穿戴振动反馈装置通过振动反馈控制方法在进行步态训练时，就能通过反馈振动信号，调整走路姿态，加快适应假肢，其中，还能从反馈振动信号中注意走路的路面不平整，防止摔伤。

【技术实现步骤摘要】
改善假肢步态的振动反馈装置及其振动反馈控制方法
本专利技术涉及假下肢训练
，具体地说，是一种改善假肢步态的振动反馈装置及其振动反馈控制方法。
技术介绍
由血管疾病、创伤、肿瘤等各种原因造成的小腿截肢已形成一个日益庞大的群体，肢体的缺失给截肢患者的日常生活带来巨大的挑战，为了满足日常生活的需求，安装假肢为必备之选；由于小腿和足部缺失，截肢患者是靠残留的一截小腿穿在接受腔里，然后依靠假脚进行行走，残肢侧和地面没有直接的接触，截肢患者很难像正常人那样从地面获得反馈，截肢患者心里没底，从而特别没有安全感，害怕跌倒。于是他们行走时多会以健侧更多的承重来获得地面信息，造成了双侧行走的不对称。为了减少长期穿戴假肢因双侧不对称引起的腰痛、关节炎等并发症，让截肢患者的假肢能够尽量模拟正常下肢的行走，并能感知地面是否平整的信息，让步长、步频、步速、步态周期等各项行走指标尽量接近正常人，需要一种辅助截肢患者在使用假肢行走时能得到地面及步态反馈信息的装置和振动反馈控制方法。
技术实现思路
为了让截肢患者在使用假肢行走时能得到反馈信息，本专利技术提出一种改善假肢步态的振动反馈装置及其振动反馈控制方法，振动反馈装置包括振动控制组件、速度检测机构和振动反馈机构，所述振动控制组件设置有振动控制电路，每个所述速度检测机构均设置有速度检测电路，截肢患者穿戴振动反馈装置，通过振动反馈控制方法反馈的振动信息调整走路姿态，加快适应假肢。为达到上述目的，本专利技术的具体内容为：一种改善假肢步态的振动反馈装置，包括振动控制组件、速度检测机构、振动反馈机构、供电信号线和固定机构，其关键在于，供电信号线包括腿部检测组供电信号线、脚部检测组供电信号线和矫正组供电信号线。腿部检测组供电信号线的腿部检测输出端与振动控制组件连接，腿部检测组供电信号线远离腿部检测输出端上设置有至少2组速度检测机构，每一组速度检测机构设置有两个速度检测机构。脚部检测组供电信号线的脚部检测输出端与振动控制组件连接，脚部检测组供电信号线远离腿部检测输出端上设置有至少1个速度检测机构。矫正组供电信号线的矫正输出端与振动控制组件连接，矫正组供电信号线远离矫正输出端上设置有至少4个振动反馈机构。速度检测机构和振动反馈机构经固定机构固定。振动控制组件设置有振动控制电路，该振动控制电路设置有振动控制单元、振动控制对外连接单元、振动控制电源调压单元、振动控制电源监控单元、振动控制外存储单元和振动控制晶振单元；振动控制晶振单元连接振动控制单元，振动控制单元连接振动控制外存储单元，振动控制电源调压单元的电源输入端接振动控制对外连接单元的输出端，振动控制电源调压单元的电源输出端与振动控制单元的电源端连接，振动控制电源监控单元的电源采集端与振动控制电源调压单元的电源输出端连接，振动控制电源监控单元的电源控制端与振动控制单元连接。每个速度检测机构均设置有速度检测电路，每个振动反馈机构均设置有振动反馈电路，振动控制单元的信号输入端组分别与一个速度检测电路的信号输出端连接，振动控制单元的信号输出端组分别与一个振动反馈电路的信号接收端连接。采用上述设计，振动控制组件通过振动控制电路采集每个速度检测机构中速度检测电路反馈的速度数据，振动控制单元处理速度数据后，控制相应的振动反馈机构动作向截肢患者反馈振动信息，截肢患者就能通过振动信息调整走路姿态，加快适应假肢；振动控制组件分别经腿部检测组电信号线和脚部检测组供电信号与速度检测机构连接，检测脚部和腿部的数据信息，得到信息更完整，并且速度检测机构之间相互独立，互不干扰；振动控制组件经矫正组供电信号线与振动反馈机构连接，通过振动反馈机构向截肢患者反馈振动信息，并且速度检测机构与振动反馈机构，速度检测机构和振动反馈机构之间相互独立，互不干扰。进一步描述，振动控制对外连接单元包括型号为USB-MICROB的接口连接器J1，该接口连接器J1的第零引脚接地，接口连接器J1的第五引脚接地，接口连接器J1的第一引脚作为振动控制对外连接单元的输出端输出电源V50，接口连接器J1的第二引脚、第三引脚和第四引脚作为电源输入端口连接外接电源。振动控制电源调压单元包括型号为SPX1117的电压调节器芯片Q1，该电压调节器芯片Q1的第三引脚作为振动控制电源调压单元的电源输入端接接口连接器J1的第一引脚，电压调节器芯片Q1的第一引脚接地，电压调节器芯片Q1的第二引脚作为振动控制电源调压单元的电源输出端输出电源V33，电压调节器芯片Q1的第零引脚接电压调节器芯片Q1的第二引脚，电压调节器芯片Q1的第三引脚接第一极性电容C1的阳极，该第一极性电容C1的阴极接地，电压调节器芯片Q1的第三引脚经第二电容C2接地，电压调节器芯片Q1的第二引脚接第四极性电容C4的阳极，该第四极性电容C4的阴极接地，电压调节器芯片Q1的第二引脚分别经第三电容C3、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9接地。振动控制单元包括型号为STM32F103RCT6的处理器芯片U1，该处理器芯片U1的第十三引脚接电源V33，处理器芯片U1的第一引脚、第十九引脚、第三十二引脚、第四十八引脚和第六十四引脚互连作为振动控制单元的电源端接电压调节器芯片Q1的第二引脚，处理器芯片U1的第十二引脚接地，处理器芯片U1的第十八引脚、第三十一引脚、第四十七引脚和第六十三引脚互连接地，处理器芯片U1的第二十八引脚经第二电阻R2接地，处理器芯片U1的第六十引脚经第一电阻R1接地。处理器芯片U1的第五十七引脚作为处理器芯片U1的第一数据输出端，振动控制电路的信号输出端组至少包括处理器芯片U1的第一数据输出端。处理器芯片U1的第四十一引脚和第四十二引脚作为处理器芯片U1的第一信号输入端，振动控制电路的信号输入端组至少包括处理器芯片U1的第一信号输入端。振动控制电源监控单元包括型号为IMP809的监控芯片Q2，该监控芯片Q2的第一引脚接地，监控芯片Q2的第三引脚作为振动控制电源监控单元的电源采集端接电压调节器芯片Q1的第二引脚，监控芯片Q2的第二引脚接处理器芯片U1的第七引脚。振动控制晶振单元包括第一晶振X1，该第二晶振X1的一端接处理器芯片U1的第五引脚，第一晶振X1的一端经第十电容C10接地，第一晶振X1的另一端接处理器芯片U1的第六引脚，第一晶振X1的另一端经第十一电容C11接地。振动控制外存储单元包括型号为24C01的存储器芯片U2，该存储器芯片U2的第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚互连接地，存储器芯片U2的第七引脚接地，存储器芯片U2的第八引脚接电源V33，存储器芯片U2的第五引脚经第四电阻R4接电源V33，存储器芯片U2的第四引脚接处理器芯片U1的第四十五引脚，存储器芯片U2的第六引脚经第三电阻R3接电源V33，存储器芯片U2的第六引脚接处理器芯片U1的第四十四引脚。采用上述方案，振动控制电路通过振动控制单元处理采集的速度数据，振动控制对外连接单元接外接电源，振动控制电源调压单元对外接电源进行调压，振动控制电源监控单元监控振动控制电源调压单元输出电源的稳定性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善假肢步态的振动反馈装置，包括振动控制组件、速度检测机构、振动反馈机构、供电信号线(4)和固定机构，其特征在于：/n所述供电信号线(4)包括腿部检测组供电信号线(4a)、脚部检测组供电信号线(4b)和矫正组供电信号线(4c)；/n所述腿部检测组供电信号线(4a)的腿部检测输出端与所述振动控制组件连接，所述腿部检测组供电信号线(4a)远离腿部检测输出端上设置有至少2组速度检测机构，每一组所述速度检测机构设置有两个速度检测机构；/n所述脚部检测组供电信号线(4b)的脚部检测输出端与所述振动控制组件连接，所述脚部检测组供电信号线(4b)远离腿部检测输出端上设置有至少1个速度检测机构；/n所述矫正组供电信号线(4c)的矫正输出端与所述振动控制组件连接，所述矫正组供电信号线(4c)远离矫正输出端上设置有至少4个组振动反馈机构；/n所述速度检测机构和振动反馈机构经所述固定机构固定；/n所述振动控制组件设置有振动控制电路，该振动控制电路设置有振动控制单元、振动控制对外连接单元、振动控制电源调压单元、振动控制电源监控单元、振动控制外存储单元和振动控制晶振单元；所述振动控制晶振单元连接所述振动控制单元，所述振动控制单元连接振动控制外存储单元，所述振动控制电源调压单元的电源输入端接所述振动控制对外连接单元的输出端，所述振动控制电源调压单元的电源输出端与所述振动控制单元的电源端连接，所述振动控制电源监控单元的电源采集端与所述振动控制电源调压单元的电源输出端连接，所述振动控制电源监控单元的电源控制端与所述振动控制单元连接；/n每个所述速度检测机构均设置有速度检测电路，每个振动反馈机构均设置有振动反馈电路，所述振动控制单元的信号输入端组分别与一个所述速度检测电路的信号输出端连接，所述振动控制单元的信号输出端组分别与一个所述振动反馈电路的信号接收端连接；/n振动控制电路采集每个速度检测机构中速度检测电路反馈的速度数据，振动控制单元处理速度数据后，控制相应的振动反馈机构动作向截肢患者反馈振动信息，截肢患者就能通过振动信息调整走路姿态，加快适应假肢。/n...

【技术特征摘要】
1.一种改善假肢步态的振动反馈装置，包括振动控制组件、速度检测机构、振动反馈机构、供电信号线(4)和固定机构，其特征在于：
所述供电信号线(4)包括腿部检测组供电信号线(4a)、脚部检测组供电信号线(4b)和矫正组供电信号线(4c)；
所述腿部检测组供电信号线(4a)的腿部检测输出端与所述振动控制组件连接，所述腿部检测组供电信号线(4a)远离腿部检测输出端上设置有至少2组速度检测机构，每一组所述速度检测机构设置有两个速度检测机构；
所述脚部检测组供电信号线(4b)的脚部检测输出端与所述振动控制组件连接，所述脚部检测组供电信号线(4b)远离腿部检测输出端上设置有至少1个速度检测机构；
所述矫正组供电信号线(4c)的矫正输出端与所述振动控制组件连接，所述矫正组供电信号线(4c)远离矫正输出端上设置有至少4个组振动反馈机构；
所述速度检测机构和振动反馈机构经所述固定机构固定；
所述振动控制组件设置有振动控制电路，该振动控制电路设置有振动控制单元、振动控制对外连接单元、振动控制电源调压单元、振动控制电源监控单元、振动控制外存储单元和振动控制晶振单元；所述振动控制晶振单元连接所述振动控制单元，所述振动控制单元连接振动控制外存储单元，所述振动控制电源调压单元的电源输入端接所述振动控制对外连接单元的输出端，所述振动控制电源调压单元的电源输出端与所述振动控制单元的电源端连接，所述振动控制电源监控单元的电源采集端与所述振动控制电源调压单元的电源输出端连接，所述振动控制电源监控单元的电源控制端与所述振动控制单元连接；
每个所述速度检测机构均设置有速度检测电路，每个振动反馈机构均设置有振动反馈电路，所述振动控制单元的信号输入端组分别与一个所述速度检测电路的信号输出端连接，所述振动控制单元的信号输出端组分别与一个所述振动反馈电路的信号接收端连接；
振动控制电路采集每个速度检测机构中速度检测电路反馈的速度数据，振动控制单元处理速度数据后，控制相应的振动反馈机构动作向截肢患者反馈振动信息，截肢患者就能通过振动信息调整走路姿态，加快适应假肢。


2.根据权利要求1所述的改善假肢步态的振动反馈装置，其特征在于，所述振动控制对外连接单元包括型号为USB-MICROB的接口连接器J1，该接口连接器J1的第零引脚接地，所述接口连接器J1的第五引脚接地，所述接口连接器J1的第一引脚作为所述振动控制对外连接单元的输出端输出电源V50，所述接口连接器J1的第二引脚、第三引脚和第四引脚作为电源输入端口连接外接电源；
所述振动控制电源调压单元包括型号为SPX1117的电压调节器芯片Q1，该电压调节器芯片Q1的第三引脚作为所述振动控制电源调压单元的电源输入端接所述接口连接器J1的第一引脚，所述电压调节器芯片Q1的第一引脚接地，所述电压调节器芯片Q1的第二引脚作为所述振动控制电源调压单元的电源输出端输出电源V33，所述电压调节器芯片Q1的第零引脚接所述电压调节器芯片Q1的第二引脚，所述电压调节器芯片Q1的第三引脚接第一极性电容C1的阳极，该第一极性电容C1的阴极接地，所述电压调节器芯片Q1的第三引脚经第二电容C2接地，所述电压调节器芯片Q1的第二引脚接第四极性电容C4的阳极，该第四极性电容C4的阴极接地，所述电压调节器芯片Q1的第二引脚分别经第三电容C3、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9接地；
所述振动控制单元包括型号为STM32F103RCT6的处理器芯片U1，该处理器芯片U1的第十三引脚接电源V33，所述处理器芯片U1的第一引脚、第十九引脚、第三十二引脚、第四十八引脚和第六十四引脚互连作为所述振动控制单元的电源端接所述电压调节器芯片Q1的第二引脚，所述处理器芯片U1的第十二引脚接地，所述处理器芯片U1的第十八引脚、第三十一引脚、第四十七引脚和第六十三引脚互连接地，所述处理器芯片U1的第二十八引脚经第二电阻R2接地，所述处理器芯片U1的第六十引脚经第一电阻R1接地；
所述处理器芯片U1的第五十七引脚作为所述处理器芯片U1的第一数据输出端，所述振动控制单元的信号输出端组至少包括所述处理器芯片U1的第一数据输出端；
所述处理器芯片U1的第四十一引脚和第四十二引脚作为所述处理器芯片U1的第一信号输入端，所述振动控制单元的信号输入端组至少包括所述处理器芯片U1的第一信号输入端；
所述振动控制电源监控单元包括型号为IMP809的监控芯片Q2，该监控芯片Q2的第一引脚接地，所述监控芯片Q2的第三引脚作为所述振动控制电源监控单元的电源采集端接所述电压调节器芯片Q1的第二引脚，所述监控芯片Q2的第二引脚接所述处理器芯片U1的第七引脚；
所述振动控制晶振单元包括第一晶振X1，该第二晶振X1的一端接所述处理器芯片U1的第五引脚，所述第一晶振X1的一端经第十电容C10接地，所述第一晶振X1的另一端接所述处理器芯片U1的第六引脚，所述第一晶振X1的另一端经第十一电容C11接地；
所述振动控制外存储单元包括型号为24C01的存储器芯片U2，该存储器芯片U2的第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚互连接地，所述存储器芯片U2的第七引脚接地，所述存储器芯片U2的第八引脚接电源V33，所述存储器芯片U2的第五引脚经第四电阻R4接电源V33，所述存储器芯片U2的第四引脚接所述处理器芯片U1的第四十五引脚，所述存储器芯片U2的第六引脚经第三电阻R3接电源V33，所述存储器芯片U2的第六引脚接所述处理器芯片U1的第四十四引脚。


3.根据权利要求2所述的改善假肢步态的振动反馈装置，其特征在于，所述速度检测电路设置有传感器单元、传感器电源调压单元、传感器电源监控单元和传感器晶振单元，所述传感器晶振单元连接所述传感器单元，所述传感器电源监控单元连接所述传感器单元，所述传感器电源调压单元向所述传感器单元和传感器电源监控单元供电；
所述传感器单元包括型号为STM32F103T8U6的处理器芯片U3和型号为MPU6050的传感器芯片U4，所述传感器微处理器包括处理器芯片U3，所述处理器芯片U3的第一引脚、第六引脚、第十九引脚和第二十七引脚互连接电源V33，所述处理器芯片U3的第五引脚、第十八引脚、第二十六引脚和第三十六引脚互连接地，所述处理器芯片U3的第九引脚接所述传感器芯片U4的第九引脚，所述处理器芯片U3的第十引脚接所述传感器芯片U4的第九引脚的第十二引脚，所述处理器芯片U3的第三十三引脚接所述传感器芯片U4的第二十四引脚，所述处理器芯片U3的第三十四引脚接所述传感器芯片U4的第二十三引脚，所述传感器芯片U4的第八引脚接电源V33，所述传感器芯片U4的第一引脚接地，所述传感器芯片U4的第一引脚经第二十一电容C21接所述传感器芯片U4的第八引脚，所述传感器芯片U4的第十引脚经第二十二电容C22接所述传感器芯片U4的第十一引脚，该传感器芯片U4的第十一引脚接地，所述传感器芯片U4的第十三引脚接电源V33，所述传感器芯片U4的第十八引脚经第二十三电容C23接所述传感器芯片U4的第二十引脚，所述传感器芯片U4的第二十三引脚经第二十二电阻R22接电源V33，所述传感器芯片U4的第二十四引脚经第二十一电阻R21接电源V33，所述处理器芯片U3的第十七引脚经第三十一电阻R31接地，所述处理器芯片U3的第三十五引脚经第三十...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁丽，
申请(专利权)人：西南医科大学附属医院，
类型：发明
国别省市：四川;51