[发明专利]用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源、相关控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及多自由度上肢假肢技术领域，具体是指一种用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源、相关控制方法和装置。

背景技术

长期以来假手的五个手指总共只有一个自由度，五指共用一根拉索或一个微电机驱动，一起张开、握紧。

随着科学技术的发展，现在广泛使用的肌电控制上肢假肢产品具有更多自由度，前臂二自由度和上臂三自由度肌电控制假肢已广泛使用，最近几年，每个手指都有微电机驱动的假手已经成为产品，但是在截肢后的残肢失去了大量肌肉，残存的肌肉存在萎缩，对肌肉的控制能力减退，皮下脂肪增生，肌电信号微弱，皮肤疤痕等因素，不能像正常肢体那样引出多路肌电信号，一般只能从残留的伸肌和屈肌引出二路肌电控制信号，对于某些残肢，只能引出一路肌电信号，甚至不能从残肢皮肤表面引出肌电信号，信号源十分缺乏。

而且，目前假肢技术面临突破性进展，肌电控制上肢假肢关节数目增加，控制多关节需要更多的独立信号源，控制信号源严重不足已成为难题。

除国内外巳广泛使用的上臂肌电控制假肢具有三个自由度外，最近国外已出现五个手指各由一个微电机驱动的“仿生手”产品，可惜的是目前在给截肢者安装使用时，还只能用两路信号源控制五个手指一起张开及握紧，每个手指不能独立活动，只是当某个手指受阻不动时，其它手指还可以继续握紧，按物体形状抓住物体。由于截肢后许多肌肉丧失，高位截肢肌肉丧失更为严重，再加上残肢肌肉因不使用自然萎缩，皮下脂肪增生等原因，往往要在残肢引出两路肌电信号已很困难，更不要说引出更多路信号了，因此只能以较少信号源采用切换和编码控制方式控制假肢，不能做到多自由度同时一对一的控制。对于前臂截肢者，在残肢各块残存肌肉的皮肤表面引出肌电信号，然后用模式识别技术识别手指和腕的各种动作信号，用来控制前臂多自由度假肢的办法目前还只在健康人前臂上研究试验，没有成为产品，困难在于残肢往往不能引出这些动作的肌电信号。

目前各国正在研究神经接口技术，其目的就是试图从神经系统直接引出更多路控制信号，由于难度很大，成为普遍采用的成熟技术还要比较长的时间，所需的投入也比较高。例如将控制上肢的神经再植于其它肌肉形成神经信号接口，便可从皮肤表面引出这些神经传来的控制信号，但是要截肢者普遍接受这种手术，还有待此项技术进一步发展成熟。

因此，就目前上肢假肢的发展现状而言，迫切需要寻找创新的信号源可行途径，一种普遍可行、非常实用的多路信号控制多自由度假肢的方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源、相关控制方法和装置，该用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源构思巧妙独特，普遍可行，非常实用，相关控制方法使用简便，相关控制装置结构简单，易造，为广大上肢假肢使用者带来了便利，适于工业化规模生产与大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源，其主要特点是，将多自由度上肢假肢使用者下肢的多个部分作为所述的用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源，由传感器从所述的用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源检测引出多路控制信号。即所述控制信号是来源于多自由度上肢假肢使用者下肢的多个部分的轻微动作，并由传感器检测引出的控制信号。

所述的下肢的多个部分包括多个脚趾关节、踝关节、膝关节和髋关节的一个关节或几个关节，这些关节运动产生控制信号。

所述的下肢的多个部分包括所述下肢的一块或多块肌肉，这些肌肉收缩产生肌电控制信号。例如所述的下肢的多个部分包括下肢表层的主要肌肉，比如胫骨前肌和腓肠肌。

所述传感器的安装方法包括：贴于下肢皮肤表面；安装在具有弹性的扣带、袜子或裤子上后穿在下肢上；或安装在鞋内或鞋外。

所述动作包括伸、屈和转动的一种或几种。

在本发明的第二方面，提供了一种用于多自由度上肢假肢的多路控制方法，其特点是，利用上述的多路控制信号源控制，可同时控所制多自由度上肢假肢的多个关节同时动作。即利用上述的多路控制信号源控制多自由度上肢假肢的多个关节的动作。