[发明专利]一种膝关节角度的实时检测方法与装置

权利要求书

1.一种膝关节角度的实时检测方法，采用超声波测距传感器检测人体行走时膝关节弯曲的角度，其特征在于：将超声波检测装置安装在移动助行机器人平台前方内侧，受试者身体上不加装任何检测装置，通过多路超声波检测人体行走时下肢的大腿被测面和小腿被测面与检测平台之间的距离数据，获取受试者在行走过程中膝关节弯曲的角度。

2.根据权利要求1所述的膝关节角度的实时检测方法，其特征在于所述固定在助行机器人平台上的超声波检测装置与受试者同时移动，通过超声波检测受试者下肢的大腿和小腿被侧面的不同位置与检测装置之间的距离数据，并根据两路超声波检测的数据与两路超声波之间的距离，来计算大腿被测面和小腿被测面与水平方向上的倾斜角度，获取受试者膝关节弯曲角度数据。

3.根据权利要求1所述的膝关节角度的实时检测方法，其特征在于检测同一侧下肢的多路超声波与地面之间的高度根据受试者下肢的长短调节。

4.根据权利要求1所述的膝关节角度的实时检测方法，其特征在于超声波检测装置安装在助行机器人上，受试者身上不安装任何检测装置，受试者行走过程中无任何限制，而获取受试者膝关节弯曲角度数据。

5.权利要求1所述膝关节角度的实时检测方法中使用的膝关节角度的实时检测装置，其特征在于：包括有多路独立的超声波测距装置，单片机数据采集与传输装置，手提电脑及内存的数据处理单元、膝关节弯曲角度计算与分析单元。

6.根据权利要求5所述的膝关节角度的实时检测装置，其特征在于：所述的超声波测距装置采用KS101B超声波测距模块，该模块包括有超声波信号触发器，超声波发射、接收电路，温度补偿电路，数据处理单元，其中每个KS101B超声波测距模块配置一个I2C地址，进行多量程(10cm量程间隔)检测，对每个KS101B地址进行配置，通过单片机向I2C总线发送地址，并向SDA接口发送距离探测指令，探测过程中的SCL接口为低电平，探测结束后的SCL接口变为高电平，探测结束通过寄存器保存探测距离数据。

7.根据权利要求5所述的膝关节角度的实时检测装置，其特征在于：所述的单片机数据采集与数据传输装置采用PIC16F877A单片机作为微控制器，单片机与超声波检测装置中的8个KS101B超声波测距模块之间进行I2C通讯，单片机与计算机进行异步串行通讯，将检测数据通过单片机传入计算机，其中：

超声波检测装置中的8路超声波传感器，每四路传感器检测一侧的下肢的大腿被侧面和小腿被侧面与检测平台之间的距离数据，大腿和小腿的被侧面即为受试者腿部能够被超声波所处检测的区域，分别用两路超声波检测大腿被侧面和小腿被侧面与传感器之间的距离数据。

8.根据权利要求7所述的膝关节角度的实时检测装置，其特征在于：检测单侧下肢的四路超声波传感器在同一直线上，轴线并与地面和受试者行走时的方向垂直。

9.根据权利要求5所述的膝关节角度的实时检测装置，其特征在于：所述手提电脑及内存的数据处理单元、膝关节弯曲角度计算与分析单元，检测过程中存在失真数据以及干扰数据，对数据进行去噪、滤波等处理，并通过判断相邻数据的差值大小，将噪声数据用相邻的数据值代替，在不影响对膝关节角度计算的情况下滤掉干扰数据，通过平滑滤波处理获取较平滑的数据曲线。