具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统技术方案

本发明专利技术公开了具有快速轨迹规划及混合姿态重建的智能穿戴系统，包括机器人本体模块、视觉姿态监测模块、混合姿态重建模块、穿戴轨迹规划模块和底层安全控制模块；机器人本体模块辅助上肢功能障碍人群进行外骨骼的穿戴任务；视觉姿态监测模块采集并得到患者的姿态数据；混合姿态重建模块估计重建外骨骼穿戴任务过程中的视觉信息不可靠部分，以保证提高混合环境下的精确度；穿戴轨迹规划模块用于根据重建后的姿态信息规划外骨骼穿戴任务中的实时轨迹。底层安全控制模块用于根据交互力信息，让外骨骼执行穿戴任务过程中，具有安全保护以及柔性。本发明专利技术，能够观察、估计并生成与患者匹配的穿戴姿态，进而快速、智能地辅助治疗师完成穿戴任务。成穿戴任务。成穿戴任务。

【技术实现步骤摘要】
具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统


[0001]本专利技术涉及上肢康复领域，具体涉及一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统。

技术介绍

[0002]根据2019年全球脑卒中统计，全球脑卒中终生平均风险上升至24.9％。面对不断增加的医疗需求，康复外骨骼成为了潜在的可能，它能弥补护理成本的增加和护理人员的缺乏。研究报告显示，在所有的日常生活活动中，穿衣对护理人员的负担最大，而对辅助技术的使用却最少。给患者穿戴外骨骼比起穿衣服对护理人员的负担更大。目前，大多数外骨骼专注于如何在康复训练过程中提升患者的参与度及积极性，但外骨骼的穿戴阶段被轻视。大多数外骨骼仍然需要治疗师徒手调整来完成穿戴任务，这不仅增大护理人员的负担还会导致患者不舒服。因此，让患者、治疗师以及外骨骼相互协作、共同完成穿戴任务是非常必要的。在外骨骼的穿戴阶段，外骨骼的参与程度需要被尽量提高，治疗师决定大方向的同时，运动的细节由外骨骼负责。
[0003]用于采集人体姿态信号的传感器可分为三大类：穿戴式传感器、视觉与穿戴式相结合的传感器以及纯视觉传感器。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，包括机器人本体模块(1)、视觉姿态监测模块(2)、混合姿态重建模块(3)、穿戴轨迹规划模块(4)和底层安全控制模块(5)；所述机器人本体模块(1)用于实现辅助上肢功能障碍人群进行外骨骼的穿戴任务；所述视觉姿态监测模块(2)用于获取视觉传感器的实时信号，反馈外骨骼穿戴任务过程中患者及治疗师运动所产生姿态数据，包括患者的姿态数据和治疗师的姿态数据；所述混合姿态重建模块(3)用于把姿态数据分为可靠信息和不可靠信息，然后通过可靠信息对不可靠信息进行估计与重建，获得更可靠的目标姿态；所述穿戴轨迹规划模块(4)用于根据重建后的姿态信息规划外骨骼穿戴任务中的实时轨迹；所述底层安全控制模块(5)用于根据交互力信息和目标轨迹，让外骨骼执行穿戴任务过程中，具有安全保护以及柔性，驱动外骨骼以辅助患者以及治疗师完成安全的穿戴任务。2.根据权利要求1所述的一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，所述的视觉姿态监测模块(2)包括视觉姿态信息采集系统；所述姿态信息包含了患者以及治疗师的帧图像，通过openpose以及深度信息获得目标姿态的三维关键点位置信息。3.根据权利要求2所述的一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，所述关键点信息包括肩关节、肘关节和腕关节的三维信息。4.根据权利要求1所述的一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，混合姿态重建模块根据可靠性评估模型把姿态数据分为可靠信息和不可靠信息，所述可靠性评估模型为f(x)＝g(x)+h(x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)f(x)代表可靠性评价指标，当f(x)大于1，被认为是不可靠信息，当(x)小于1，被认为是可靠信息，其中，g(x)为δ
2D
和d
s
之差的评价指标，δ
2D
是二维图像中患者肘关节和腕关节之间的二维平面距离，d
s
是用户前臂的标准长度，h(x)是δ
3D
和d
s
之差的评价指标，δ
3D
是二维图像中患者肘关节和腕关节之间的三维平面距离。5.根据权利要求4所述的一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，可靠性评估模型中，g(x)和h(x)的表达式分别为6.根据权利要求1所述的一种具有快速轨迹规划及混合信息姿态重建的智能穿戴系统，其特征在于，混合姿态重建模块进行姿态重建的步骤包括：三维坐标系中直线的参数方程用公式(3)表示，其中k1,k2,b1,b2分别表示直线的斜率和截距；把用户的前臂和上臂各离散为n个关键点集中起来，形成三维点集，使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，黄双远，陈彦，黄国威，
申请(专利权)人：力之医疗科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：