一种基于外骨骼的平衡评价系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于外骨骼的平衡评价系统，属于外骨骼技术领域，包括压力监测单元；本发明专利技术通过薄膜式压力传感器获得用户的重心位置信息，并通过数据处理单元进行处理分析，通过评估用户重心稳定性，依据下肢康复医学康复机理，研究在进行步态行走时的典型数据特征，从内部机理判断步态行走的恢复程度，可以更好地提高患者在康复训练中的效率，通过评估用户重心稳定性，可以方便理疗师制定治疗训练方案，又能全面反映患者运动能力的参数，同时，使用本发明专利技术方法，可以使得患者对整个训练过程能够有一个直观的了解，可以主动参与训练过程，而客观的康复评价指标，使训练参数与评价指标建立对应关系，可以对康复规律进行深入的研究。研究。研究。

【技术实现步骤摘要】
一种基于外骨骼的平衡评价系统


[0001]本专利技术涉及外骨骼
，具体涉及一种基于外骨骼的平衡评价系统。

技术介绍

[0002]脑卒中引起的下肢瘫痪是一种常见疾病，临床中由理疗医师施以积极的人工理疗可使患者下肢得到有效的恢复，但存在理疗过程人为因素大、评价标准不一致的缺陷，下肢外骨骼康复机器人系统是在机器人技术的基础上，根据康复医学原理开发的一种有效的康复治疗设备，它满足了肢体运动障碍患者的康复治疗需要
[0003]目前的康复评价主要是通过理疗师根据目测患者的训练过程，并依据自身经验对患者的康复进行评价，从而制定下一步的训练方案。这种评价方式效率低下，评价效果主观性大，并且对训练中下肢康复训练参数(轨迹、速度和肌肉紧张度等)不能精确控制和记录，不利于治疗方案的改进，此外还有以下缺陷：由于缺少客观的康复评价方法和系统，不利于患者再训练方案的制定；康复训练经常只能针对单个髋、膝关节进行，而整个下肢的协调训练很难实现；康复训练信息缺乏，训练过程枯燥，患者参与训练很被动，为此，我们提出一种基于外骨骼的平衡评价系统来解决这个问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于外骨骼的平衡评价系统，具备通过获取用户的重心位置信息分析用户的重心稳定性，并根据其重心信息分析其康复训练效果，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括：
[0006]压力监测单元，所述压力监测单元包括数据采集模块，所述数据采集模块具体为薄膜式压力传感器，所述薄膜式压力传感器固定安装于外骨骼足面上；
[0007]数据处理单元，所述数据处理单元包括MCU数据处理模块，所述MCU数据处理模块包括数据计算模块、数据储存模块、数据判断模块；
[0008]所述数据计算模块用于对薄膜式压力传感器采集的数据进行计算，计算得出穿戴者在穿戴外骨骼时其重心位置；
[0009]所述数据储存模块用于储存数据计算模块计算的数据结果；
[0010]所述数据判断模块用于判断训练是否完成，所述数据判断模块通过提取数据储存模块中的计算结果，判断穿戴者的重心位置，进而判断训练是否完成；
[0011]训练效果展示单元，所述训练效果展示单元与数据处理单元信号连接，所述训练效果展示单元包括训练效果评估模块和康复效果验证模块，所述训练效果展示单元通过显示终端将训练结果向外部进行直观展示。
[0012]其中，所述压力监测单元上还搭载有数据传输模块，所述数据传输模块用于提取数据采集模块采集到的压力信息，并将压力信息传输给数据处理单元。
[0013]其中，所述MCU数据处理模块上还搭载有数据接收模块，所述数据接收模块与数据
传输模块信号连接，所述数据接收模块接收压力数据后将数据数据通过信号传递给数据计算模块。
[0014]其中，所述数据计算模块可以计算出穿戴者的重心位置(X，Y)，其中，X＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*X1+F2*X2+...+F72*X72)，Y＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*Y1+F2*Y2+...+F72*Y72)；F1
‑
F72代表单只脚72个传感器的数值，X1
‑
X72，Y1
‑
Y72为相对应编号的传感器到(X0，Y0)的相对距离，(X0，Y0)为单只脚面坐标原点。
[0015]其中，所述训练效果展示单元上还搭载有判断接收模块，所述判断接收模块与数据处理单元中判断输出模块信号连接。
[0016]其中，所述训练效果评估模块与所述判断接收模块信号连接，所述训练效果评估模块通过mctSIB或LOS量表进行评估。
[0017]其中，所述康复效果验证模块包括验证信息提取模块和数据对比模块，所述验证信息提取模块与数据储存模块信号连接，可从数据储存模块中提取穿戴者的重心位置信息，并通过数据对比模块将初始重心位置信息与训练完成后的重心位置信息做对比，用以验证康复训练效果。
[0018]其中，所述薄膜式压力传感器阵列安装在使用者足底与外骨骼足部之间的平面上，且每个外骨骼足面上固定安装有72个薄膜式压力传感器。
[0019]其中，所述基于外骨骼的平衡评价系统的具体评价过程包括如下步骤：
[0020]S1、初始化；
[0021]S2、标定原点(X0，Y0)；
[0022]S3、传感器1到原点(X0，Y0)的距离记为(X1，Y1)；
[0023]S4、依次记录传感器2到传感器72到原点(X0，Y0)的距离记为(X
n
，Y
n
)；
[0024]S5、MCU扫描72个传感器检测的压力值F1到F72；
[0025]S6、计算重心X＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*X1+F2*X2+...+F72*X72)；
[0026]S7、计算重心Y＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*Y1+F2*Y2+...+F72*Y72)；
[0027]S8、MCU储存(X，Y)坐标；
[0028]S9、判断是否训练完成，判断训练完成时记录用户重心位置(X，Y)，并利用mctSIB或LOS量表进行评估，若判断训练未完成时，继续重复步骤S5至S9，并进行再次判断。
[0029]综上所述，由于采用了上述技术，本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术提出了一种基于外骨骼的平衡评价系统，该系统通过薄膜式压力传感器获得用户的重心位置信息，并通过数据处理单元进行处理分析，通过评估用户重心稳定性，依据下肢康复医学康复机理，研究在进行步态行走时的典型数据特征，从内部机理判断步态行走的恢复程度，可以更好地提高患者在康复训练中的效率；
[0031]2、本专利技术通过评估用户重心稳定性，可以方便理疗师制定治疗训练方案，又能全面反映患者运动能力的参数，同时，使用本专利技术方法，可以使得患者对整个训练过程能够有一个直观的了解，可以主动参与训练过程，而客观的康复评价指标，使训练参数与评价指标建立对应关系，可以对康复规律进行深入的研究。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的系统框图；
[0033]图2为本专利技术中压力传感器分布及相对位置示意图；
[0034]图3为本专利技术的系统流程框图；
[0035]图4为本专利技术的系统硬件框图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于外骨骼的平衡评价系统，其特征在于，包括：压力监测单元，所述压力监测单元包括数据采集模块，所述数据采集模块具体为薄膜式压力传感器，所述薄膜式压力传感器固定安装于外骨骼足面上；数据处理单元，所述数据处理单元包括MCU数据处理模块，所述MCU数据处理模块包括数据计算模块、数据储存模块、数据判断模块；所述数据计算模块用于对薄膜式压力传感器采集的数据进行计算，计算得出穿戴者在穿戴外骨骼时其重心位置；所述数据储存模块用于储存数据计算模块计算的数据结果；所述数据判断模块用于判断训练是否完成，所述数据判断模块通过提取数据储存模块中的计算结果，判断穿戴者的重心位置，进而判断训练是否完成；训练效果展示单元，所述训练效果展示单元与数据处理单元信号连接，所述训练效果展示单元包括训练效果评估模块和康复效果验证模块，所述训练效果展示单元通过显示终端将训练结果向外部进行直观展示。2.根据权利要求1所述的一种基于外骨骼的平衡评价系统，其特征在于：所述压力监测单元上还搭载有数据传输模块，所述数据传输模块用于提取数据采集模块采集到的压力信息，并将压力信息传输给数据处理单元。3.根据权利要求2所述的一种基于外骨骼的平衡评价系统，其特征在于：所述MCU数据处理模块上还搭载有数据接收模块，所述数据接收模块与数据传输模块信号连接，所述数据接收模块接收压力数据后将数据数据通过信号传递给数据计算模块。4.根据权利要求1所述的一种基于外骨骼的平衡评价系统，其特征在于：所述数据计算模块可以计算出穿戴者的重心位置(X，Y)，其中，X＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*X1+F2*X2+...+F72*X72)，Y＝(F1+F2+F3+...+F72)/(F1*Y1+F2*Y2+...+F72*Y72)；F1
‑
F72代表单只脚72个传感器的数值，X1
‑
X72，Y1
‑
Y72为相对应编号的传感器到(X0，Y0)的相对距离，(X0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏彬，李勇强，缪丰东，丁文娟，王雪，邸霈，张丽，黄桂兰，黄俊豪，许忠梅，吴文杰，
申请(专利权)人：江苏省人民医院南京医科大学第一附属医院无锡美安雷克斯医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：