一种穿戴式肢体康复训练系统技术方案

本发明专利技术涉及一种穿戴式肢体康复训练系统，包括：穿戴式肌电采集模块、信号处理模块、主控模块、运动状态分类模块、辅助动力模块、康复评估模块。本发明专利技术通过动态评估康复者的训练状态，保证康复训练者的训练安全，保证康复计划的持续性，还能够评估肌肉的疲劳状态，调整训练强度，保证康复的持续效果。保证康复的持续效果。保证康复的持续效果。

【技术实现步骤摘要】
一种穿戴式肢体康复训练系统


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，特别是涉及一种穿戴式肢体康复训练系统。

技术介绍

[0002]当今社会存在大量的因伤而导致肢体活动能力受损的人群，同时随着老龄化的加剧，也存在大量肢体活动能力减弱的老年人，为增强这类人的活动能力，各种康复训练应运而生。康复训练包括多种类别，例如作业康复训练、语言康复训练、基础功能康复训练、运动康复训练等。运动康复训练是新兴的体育、健康和医学交叉结合的前沿学科。对需要肢体康复的使用者进行肢体康复训练可以有效地辅助使用者重获肢体的运动功能，对使用者具有重要意义。运动康复训练时，为防止再次发生损伤，患者肢体负重不能超出合理范围，然而为获得良好的训练效果，患者肢体负重不能过低。
[0003]穿戴式辅助康复训练机器人是仿照人类肢体结构而设计的，辅助残疾人和肢体活动能力受损的人员进行肢体的动作。正常人也可以穿上康复辅助系统，用于提升人体的负重能力。因此，在实际负重训练中，由于缺乏有效的监测手段，患者往往难以遵从医生所给的合理负重力度，影响康复效果的同时，安全性难以得到保障。
[0004]人体电信号采集技术是一种建立人体与计算机之间信息通路的新方式。人体电信号采集技术通过对穿戴者的手部肌电信号进行采集和分析，提取蕴含在肌电信号中的丰富特征，进而判断穿戴者的手部动作状态，以后可能会用在假体运动控制，临床手部疾病检测，运动损伤的临床诊断，运动员的训练，以及医疗康复和改善日常生活活动领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种穿戴式肢体康复训练系统，以协助患者进行康复训练。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种穿戴式肢体康复训练系统，包括：
[0008]穿戴式肌电采集模块：用于采集穿戴者肢体动作的肌电信号，并发送至信号处理模块；
[0009]所述信号处理模块：用于提取所述穿戴式肌电采集单元提供的所述肌电信号，生成动作反馈信号发送至主控模块；
[0010]所述主控模块：用于基于实时肌电信号和所述动作反馈信号，生成控制信号；
[0011]运动状态分类模块：用于接收所述肌电信号，并结合深度学习卷积神经网络算法，对所述肌电信号进行分类，并得到生物反馈信号；
[0012]辅助动力模块：用于根据所述主控模块发出的控制信号对所述穿戴者肢体动作提供辅助动力；
[0013]康复评估模块：基于所述生物反馈信号评估所述穿戴者的康复状态，并向所述主控模块发出调整信号，相应调整所述辅助动力模块，进而对所述穿戴者康复运动时的肢体动作做出调整。
[0014]优选地，所述穿戴式肌电采集模块包括电极贴片和导联线，其中所述电极贴片用于采集穿戴者不同部位肌肉的肌电信号，通过所述导联线与所述信号处理模块连接。
[0015]优选地，所述信号处理模块包括信号调整单元，所述信号调整单元用于将所述肌电信号进行缓冲、放大、滤波和电平调整处理，将经过调整处理后得到的肌电电压输出到所述主控模块中。
[0016]优选地，所述主控模块包括：
[0017]存储单元：用于存储康复训练的标准关节运动高度信息和标准训练角度信息；
[0018]比较单元：用于接收所述穿戴者当前运动时各关节运动高度信息和当前训练角度信息，并将当前高度信息与所述标准关节运动高度信息进行对比，以及当前训练角度信息与标准训练角度信息进行对比。
[0019]优选地，所述主控模块还包括报警单元，所述报警单元与所述比较单元连接，当所述实时高度信息与所述标准关节运动高度信息不一致时，所述报警单元发送运动高度告警信息；所述比较单元还将当前训练角度信息与标准训练角度信息进行对比，当所述前训练角度大于标准训练角度时，所述报警单元发送运动角度告警信息。
[0020]优选地，所述运动状态分类模块包括分类单元，所述分类单元用于对所述肌电信号进行相应分类，得到不同肢体部位的肌电信号，进行分类的过程包括：通过穿戴式肌电采集模块采集穿戴者的肌电信号，周期性地将采集到的肌电信号进行传输，然后通过转换算法，解析出所述肌电信号实际电压值，最后训练深度学习卷积神经网络模型，在训练完成后，通过蓝牙无线传输电路向运动状态分类模块发送肌电信号，其中，再次通过转换算法，从转换结果解析出肌电信号实际电压值，进行在线实时分类。
[0021]优选地，所述深度学习卷积神经网络模型通过TensorFlow对深度卷积神经网络模型进行全监督训练，模型初始学习率设为0.005，学习率以指数形式衰减，以防止固定的学习率得不到最优模型，共进行300周期的循环训练，Batchsize大小为128，并设置了Earlystopping早停机制，用于获得训练所有周期中，学习率最优的模型。
[0022]优选地，所述辅助动力模块包括关节恢复器、电机驱动装置、套管以及驱动器，所述套管的一端设置在所述关节恢复器的前端外侧，所述套管的另一端设有内螺牙丝孔，所述电机驱动装置对应设置在所述关节恢复器后端外侧，所述电机驱动装置内设有由驱动电机驱动的传动丝杆且所述传动丝杆伸入所述内螺牙丝孔中。
[0023]优选地，所述康复评估模块用于通过所述生物反馈信号中的肌电信号节律能量变化趋势，评估肌肉的康复状态，生成肌肉状态调节系数给所述主控模块，通过所述主控模块对所述辅助动力模块进行调整，调整康复训练过程的强度。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术通过动态评估康复者的训练状态，保证康复训练者的训练安全，保证康复计划的持续性，还能够评估肌肉的疲劳状态，调整训练强度，保证康复的持续效果。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例的一种穿戴式肢体康复训练系统结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]一种穿戴式肢体康复训练系统，如图1，包括：
[0031]穿戴式肌电采集模块：用于采集穿戴者肢体动作的肌电信号，并发送至信号处理模块；
[0032]信号处理模块：用于提取所述穿戴式肌电采集单元提供的所述肌电信号，生成动作反馈信号发送至主控模块；
[0033]主控模块：用于基于所述穿戴式肌电采集模块生成的实时肌电信号和信号处理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式肢体康复训练系统，其特征在于，包括：穿戴式肌电采集模块：用于采集穿戴者肢体动作的肌电信号，并发送至信号处理模块；所述信号处理模块：用于提取所述穿戴式肌电采集单元提供的所述肌电信号，生成动作反馈信号发送至主控模块；所述主控模块：用于基于实时肌电信号和所述动作反馈信号，生成控制信号；运动状态分类模块：用于接收所述肌电信号，并结合深度学习卷积神经网络算法，对所述肌电信号进行分类，并得到生物反馈信号；辅助动力模块：用于根据所述主控模块发出的控制信号对所述穿戴者肢体动作提供辅助动力；康复评估模块：基于所述生物反馈信号评估所述穿戴者的康复状态，并向所述主控模块发出调整信号，相应调整所述辅助动力模块，进而对所述穿戴者康复运动时的肢体动作做出调整。2.根据权利要求1所述的穿戴式肢体康复训练系统，其特征在于，所述穿戴式肌电采集模块包括电极贴片和导联线，其中所述电极贴片用于采集穿戴者不同部位肌肉的肌电信号，通过所述导联线与所述信号处理模块连接。3.根据权利要求1所述的穿戴式肢体康复训练系统，其特征在于，所述信号处理模块包括信号调整单元，所述信号调整单元用于将所述肌电信号进行缓冲、放大、滤波和电平调整处理，将经过调整处理后得到的肌电电压输出到所述主控模块中。4.根据权利要求1所述的穿戴式肢体康复训练系统，其特征在于，所述主控模块包括：存储单元：用于存储康复训练的标准关节运动高度信息和标准训练角度信息；比较单元：用于接收所述穿戴者当前运动时各关节运动高度信息和当前训练角度信息，并将当前高度信息与所述标准关节运动高度信息进行对比，以及当前训练角度信息与标准训练角度信息进行对比。5.根据权利要求4所述的穿戴式肢体康复训练系统，其特征在于，所述主控模块还包括报警单元，所述报警单元与所述比较单元连接，当所述实时高度信息与所述标准关节运动高度信息不一致时，所述报警单元发送运动高度告警信息；所述比较单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张业宏，高智贤，蒋文帅，范晓峰，李明彩，李振新，任武，
申请(专利权)人：新乡医学院，
类型：发明
国别省市：