【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及电动轮椅座位姿态调节，具体为一种基于肌肉疲劳检测技术的电动轮椅座位姿态调节方法及装置。
技术介绍
1、轮椅作为一种重要的康复辅助工具，广泛应用于行动不便的个体，尤其是老年人群和其他下肢行动障碍的人群。尽管轮椅在提高这些人群的生活质量和社会活动参与方面发挥着重要作用，但是因长时间坐在轮椅上而引发的健康问题同样需要引起人们的关注。
2、当人们处于坐立姿态时，腰部肌肉群对于支持脊柱和维持体态稳定具有关键作用，是人体核心肌群的重要部分。然而长时间的坐于轮椅上可能导致腰部肌肉的持续性紧张和疲劳，进而引发腰部出现不适感。此外，由于在轮椅的使用过程中人体的臀部及大腿等处于相对静止状态，部分肌肉长时间呈舒张或收缩状态；外加人体重量的压迫导致血液循环受到限制，容易使人臀腿部肌肉感到僵硬和麻木，这一情况很大程度上影响到了轮椅使用者的舒适感和生活质量。针对这一问题，一般需要在护理人员的协助下调节轮椅座位姿态来缓解肌肉的疲劳感，其中主要包括对轮椅靠背、脚踏等部位的调节，使乘坐者由坐姿变为半卧姿以缓解腰部及臀腿部的压力。目前有关轮椅座位姿态调节的方法有且不限于以下几种：
3、1、文献“一种具有全姿态调节的电动轮椅”(专利，申请公布号：cn116158919a)提供了一种具有全姿态调节的电动轮椅，能够实现坐姿、站姿、躺姿等多种姿态的自动调节。使用时可根据用户或程序设定的方案控制电动推杆的伸缩量实现任意姿态的调整及固定以满足使用者的需求，根据不同用户自身的特点使用户可以选择最舒服的姿态。以上方法在控制过程中依赖程序的设定，
4、2、文献“轮椅姿态调节切换机构、轮椅姿态调节切换方法及轮椅”(专利，申请公布号：cn109620563a)专利技术了一种轮椅姿态调节切换机构、轮椅姿态调节切换方法及轮椅，可以通过两个电动推杆的伸缩行程快速实现轮椅的坐姿倾斜角度，以及坐姿、躺姿和站姿之间的状态切换调整。然而上述机构及装置依赖遥控器对控制器下达指令并对推杆的运行状态进行调节，即控制时需要人为进行操作，对于老年人群或部分病患来说不够便利。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于肌肉疲劳检测技术的电动轮椅座位姿态调节方法及装置，即通过主动检测乘坐者的生理信息来辅助控制电动轮椅上的执行机构实现座位姿态的自主调节。
2、一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置：包括电动轮椅，人体姿态感知模块、肌肉疲劳检测模块和主控制器，其中主控制器分别与肌肉疲劳检测模块、人体姿态感知模块和电动轮椅的执行机构之间电性连接；
3、所述主控制器用于获取两个模块的数据信息和控制轮椅上的电动执行机构，以实现全自主的轮椅座位姿态调节功能；
4、所述肌肉疲劳检测模块包括电极贴及导线、表肌电信号预处理电路、mcu一和模块电源，所述电极贴及导线用于获取人体的表肌电信号，所述表肌电信号预处理电路包括仪表放大器电路、有源带通滤波电路和同相加法器电路，可以对原始的表肌电信号进行信号的放大及滤波等预处理，而后由所述mc一采集并进一步分析；
5、所述人体姿态感知模块分布于轮椅的靠背、坐垫和脚踏三个部位，该模块由薄膜压力传感器、采集卡及一块mcu二组成，可采集上述轮椅的三个部位所受到的压力情况并发送至主控制器，当检测到人体已调节至恰当的姿态后即停止所述电动执行机构的调节动作，在轮椅姿态调节的过程当中起到反馈作用；
6、所述用于姿态调节的电动轮椅执行机构包括靠背电动推杆、腿托调角电机以及脚踏电动推杆，这些执行机构由所述主控制器控制运行。
7、一种基于肌肉疲劳检测技术的电动轮椅座位姿态调节方法，其具体步骤为：
8、s1.当用户使用轮椅时，所述肌肉疲劳检测模块能够实时采集人体腰部及腿部的表肌电信号，具体部位包括腰部的竖脊肌和腿部的股四头肌；
9、s2.所述肌肉疲劳检测模块内置的mcu会对采集到的肌电信号进行加窗处理，并分别计算每个固定窗口内肌电信号的平均功率频率(mean power frequency，mpf)，对于来自不同部位的肌电信号mpf值(第二个窗口及以后)除以初始mpf值(第一个窗口)进行归一化处理，以归一化后的mpf值作为肌肉疲劳的判别指标；
10、s3.当s2中所检测到的人体腰部及腿部肌群的平均功率频率出现下降时，即识别到人体腰腿部肌肉出现了疲劳状况时，所述主控制器向所述电动执行机构下达控制指令，将调节轮椅座位逐渐由坐立姿态转变为半卧姿，同时所述肌肉疲劳检测模块进入待机状态；
11、s4.在轮椅座位调节的过程当中，所述人体姿态感知模块用于检测并反馈用户在轮椅上的压力分布情况，具体的调节方法如下：
12、s41.在调节过程中，由于人体由坐姿逐渐转为卧姿，人体的部分重量会由坐垫转移至靠背处，因此靠背处的压力传感器的受力面积会逐渐增大，当受力面积逐渐趋于不变时即完成靠背角度的调节，此时所述靠背处的电动执行机构停止工作；
13、s42.所述腿托调角电机与s41步骤中的靠背电动执行机构有着相同的运行时间，即调节靠背的同时会触发腿托调角电机一同运行，以保持人体除以一个相对的合理姿态；
14、s43.在s42步骤中的腿托旋转抬升过程当中，可能会因为脚踏的高度问题而导致两脚出现悬空或屈膝的状态，此时通过检测坐垫与脚踏处的压力传感器情况以判断是否调节脚踏处的电动执行机构，具体的，当脚踏处的压力传感器受力面积减小时(脚踏当前压力接触面积持续小于初始接触面积的90％时)，即因脚踏高度过低导致了脚部出现了悬空的情况，此时会控制电动执行机构(1430)升起脚踏直至压力的接触面积恢复初始接触面积的±5％，当坐垫处的压力传感器受力面积减小时(坐垫当前压力接触面积持续小于初始接触面积的90％时)，即因脚踏高度过高导致了腿部出现了过度屈膝的状况，人体的大腿部离开了坐垫，此时会控制电动执行机构(1430)降下脚踏直至压力的接触面积恢复初始接触面积的±5％，若上述两个动作出现冲突，优先保证脚踏处的压力接触面积；
15、s44.综合上述步骤，整个调节过程中需要保持脚踏与坐垫处的所受压力面积不变，靠背处的受压力面积达到最大值，即为期望半卧姿态，此时轮椅的姿态调节动作完成。
16、s5.轮椅的姿态调节完毕后，用户可以自行决定何时结束半卧姿的休息状态并重新恢复坐姿，当收到复位指令后所述主控制器驱动所述电动执行机构回复初始坐立状态，所述肌肉疲劳检测模块重置并重新开始运行。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1、可以通过检测用户的肌肉疲劳状态来辅助使用者进行轮椅座位姿态的调节，无需手动下达指令。
19、2、同时可以感知用户的身体姿态来判断是否已处于期望的休息姿态，并停止轮椅的电动执行机构，可以实现自主调节。
20、3、在运行过程中，所述系统能够主动交互并获取用户的生理信息，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：所述肌肉疲劳检测模块(120)包括电极贴及导线(1210)、表肌电信号预处理电路(1220)、MCU一(1230)和模块电源(1240)，所述电极贴及导线用于获取人体的表肌电信号，所述表肌电信号预处理电路(1220)包括仪表放大器电路(1221)、有源带通滤波电路(1222)和同相加法器电路(1223)；对原始的表肌电信号进行信号的放大及滤波预处理，而后由所述MCU一采集并进一步分析。
3.根据权利要求1所述的一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：所述人体姿态感知模块(130)分布于轮椅的靠背(1510)、坐垫(1520)和脚踏(1530)三个部位，该模块由薄膜压力传感器(1310)、采集卡(1320)及一块MCU二(1330)组成，可采集上述轮椅的三个部位所受到的压力情况并发送至主控制器(110)，当检测到人体已调节至恰当的姿态后即停止所述电动执行机构的调节动作，在轮椅姿态调节的过程当
4.根据权利要求1所述的一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：所述用于姿态调节的电动轮椅执行机构(140)包括靠背电动推杆(1410)、腿托调角电机(1420)以及脚踏电动推杆(1430)，其中电动轮椅执行机构(140)由所述主控制器(110)控制运行。
5.一种基于肌肉疲劳检测技术的电动轮椅座位姿态调节方法，其特征在于：其具体步骤为：
6.根据权利要求5所述的一种基于肌肉疲劳检测技术的电动轮椅座位姿态调节方法，其特征在于：所述S4具体调节方法的步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：所述肌肉疲劳检测模块(120)包括电极贴及导线(1210)、表肌电信号预处理电路(1220)、mcu一(1230)和模块电源(1240)，所述电极贴及导线用于获取人体的表肌电信号，所述表肌电信号预处理电路(1220)包括仪表放大器电路(1221)、有源带通滤波电路(1222)和同相加法器电路(1223)；对原始的表肌电信号进行信号的放大及滤波预处理，而后由所述mcu一采集并进一步分析。
3.根据权利要求1所述的一种基于肌肉疲劳检测的电动轮椅座位姿态调节装置，其特征在于：所述人体姿态感知模块(130)分布于轮椅的靠背(1510)、坐垫(1520)和脚踏(1530)三个部位，该模块由薄膜...
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