[发明专利]一种基于多传感器融合的复健手套及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于多传感器融合的复健手套及其实现方法。该复健手套是基于运动传感器和肌电传感器的低成本手部复健装置，利用佩戴在患者手指上的运动传感器和手腕上的肌电传感器信号识别不同手势，采用患者主动运动的方式，配合体感游戏，增加训练的趣味性和患者的参与度。本设计成本较低，为偏远地区或医疗条件较差地区的脑中风复健提供了更多的可能性；其体积小巧，不需数据线传输，方便携带和使用；能耗低，设备发热量很小，使得设备的使用寿命得以延长；不需要第三方设备，如摄像头的辅助，对使用场景也没有特殊的要求，普适性较高；减少医务人员的工作量，为自主复健提供了可能性；多传感器融合，识别精度高，实时识别速度较快。

技术领域

本发明涉及手部复健装置，尤其是涉及一种基于多传感器融合的复健手套及其实现方法。

背景技术

目前有关术后复健设备，大部分都是基于医护人员人工指导，恢复情况也是基于医护人员的经验进行评价，一无可靠的量化标准，二需要大量专业医护人员的参与，而这些在偏远地区或医疗条件较差地区很难实现。

目前可见的复健手套，大部分是基于以下两种设计。一是被动式复健手套，即通过手套装置的主动牵引，患者被动跟随进行训练，对肌肉和神经的修复效果不佳且手套的造价很高。二是基于摄像头进行手势识别，此种方法需要摄像头辅助，较为麻烦，成本也相对比较高，且在光照强度弱，背景的复杂度过高的使用场所，手势识别的准确率会降低很多。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明研发一种基于多传感器融合的复健手套及其实现方法。该复健手套是基于运动传感器和肌电传感器的低成本手部复健装置，利用佩戴在患者手指上的运动传感器和手腕上的肌电传感器信号识别不同手势，采用患者主动运动的方式，配合体感游戏，增加训练的趣味性和患者的参与度。同时针对不同病情程度的患者，设置不同的训练强度模式，即患者需要不同力度的操作，才能完成训练，以达到最匹配的训练要求。该复健手套采用电池供电，WIFI无线传输数据，便于携带，使用方便。

本发明采取的技术方案是：一种基于多传感器融合的复健手套，其特征在于，包括固定在绝缘手套手背上的核心控制板及与核心控制板分别连接的锂电池和WIFI传输模块；其中核心控制板的输入端连接佩戴在患者食指上的运动传感器和手腕上的肌电传感器，核心控制板的输出端连接PC上位机，PC上位机安装有手势采集程序、手势识别程序和基于MATLAB的体感游戏。

本发明所述的核心控制板设置Atmega328p主控芯片和与Atmega328p主控芯片相连接的16位ADC模数转换芯片，运动传感器型号为MPU6050，肌电传感器型号为MyoWareMuscle Sensor，WIFI传输模块型号为ESP8266；其中运动传感器的SCL端连接核心控制板的SCL 端,SDA端再连接核心控制板的SDA端，VCC端连接核心控制板的3.3V，地线连接核心控制板的地线，INT端连接核心控制板的中断信号D2端；肌电传感器的信号VCC端连接核心控制板的5V，地线连核心控制板的地线，输出SIG端连接16位ADC模数转换芯片的A0端；WIFI传输模块的VCC端连接核心控制板的3.3V，GND端连接核心控制板的GND，RX端、TX端分别连接核心控制板的RX端、TX端；锂电池的正极连接核心控制板的VIN端，锂电池的负极连接核心控制板的GND端。

本发明所述的手势采集程序执行以下操作：

启动PC上位机，首先初始化串口参数，设置采集次数；将PC上位机与设置在绝缘手套手背上的核心控制板连接好，然后等待PC上位机发操作提示音，用户完成手势PC上位机存储传感器数据后，对是否达到采集次数进行判断，如果未达到采集次数，则程序返回到等待PC上位机发操作提示音；如果达到采集次数，则PC上位机进行波形数据显示；接下来对数据采集是否正确进行判断，如果采集不正确，则程序返回到初始化串口参数，设置采集次数；如果采集正确，则存储数据至PC上位机后，程序退出系统。