[发明专利]一种基于深度学习的图像传感器智能假肢腿系统

说明书

本发明是一种基于深度学习的图像传感器智能假肢腿系统，包括小腿假肢、踝关节、假肢脚板、深度摄像头模块、LED触摸屏模块、总处理模块及低能耗充电模块。踝关节包括设置在假肢脚板后部顶面的两支架，每支架通过转轴连接摆动装置，摆动装置内设置弹簧连接器，弹簧连接器通过弹簧与摆动装置底部固定连接；深度摄像头使用固态图像传感器；LED触摸屏模块用于用户输入操作指令及显示数据；总处理模块实现总体的任务调度和图像数据处理；低能耗模块设置在摆动装置内，摆动装置内设有充电转换装置，充电转换装置将弹簧拉伸时产生的动能转换成电能存储在蓄电池组中，蓄电池组中存储的电能用于驱动假肢脚板抬起时弹簧的拉伸。

技术领域

本发明涉及一种假肢与矫形器技术领域，更具体地说，是一种基于深度学习的图像传感器智能假肢腿系统。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活得到了极大的便利，但随之而来的是交通事故的增加，再加上人们自身疾病的原因，膝下截肢的群体在逐渐增多。而目前最常见的对于弥补下肢截肢者行走的方式是轮椅、拐杖和假肢。但由于轮椅占地面积较大，有些地方是轮式机器无法到达的，比如楼梯行走等。而拐杖的使用占用了双手的功能，降低了使用者的身体功能。因此穿戴假肢可以很好的补偿上述方式带来的缺陷，且具有穿戴美观、行走更方便的优点。

目前，市面上踝关节假肢的种类很多，主要有被动踝关节假肢、电机驱动主动踝关节假肢等。被动踝关节假肢是采用橡胶、碳纤维等材料制作脚板，或在结构中引入弹簧等储能器件使得脚整体具有一定弹性。被动踝关节假肢具有机构简单、重量轻、能量消耗低等优点，但由于被动踝关节假肢无动力源，存在截肢患者行走与正常肢体运动轨迹不匹配问题。主动踝关节假肢是在假肢结构中引入电机等主动驱动器件，主动踝关节假肢的主要优点是使得穿戴者的步态较自然，且能适应不同路况，但其存在缺陷问题，由于加入电机等驱动器件的原因导致假肢系统重量大、能耗高等问题。不管是被动踝关节假肢还是电机驱动主动踝关节假肢，都不能给穿戴者带来舒适感，使穿戴者行走便利、穿戴轻便，且使其工作时能耗降低的作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于深度学习的图像传感器智能假肢腿的系统，目的是提供一种能够使患者行走时更加方便，且省力的具有动力踝的假肢。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于深度学习的图像传感器智能假肢腿的系统，包括小腿假肢、踝关节、假肢脚板、深度摄像头模块、LED触摸屏模块、总处理模块及低能耗充电模块。其中，踝关节包括设置在假肢脚板后部顶面的两支架，每支架通过转轴连接摆动装置，摆动装置内设置有弹簧连接器，弹簧连接器通过弹簧与摆动装置的底部固定连接；深度摄像头模块用于获取图像数据，深度摄像头使用固态图像传感器；LED触摸屏模块用于用户输入操作指令及显示数据；总处理模块实现总体的任务调度和图像数据处理；低能耗模块设置在摆动装置内，摆动装置内设有充电转换装置，充电转换装置将弹簧拉伸时产生的动能转换成电能存储在蓄电池组中，蓄电池组中存储的电能用于驱动假肢脚板抬起时弹簧的拉伸。

本发明解决了现有主流假肢腿仅依靠肌电控制、牵引控制，控制效率低、肌电信号干扰大、操作训练复杂的问题，且可以广泛应用于人体假肢和智能机器人下肢的生产过程中。

本发明的进一步改进，假肢脚板包括上脚板和脚跟弹片，脚跟弹片的前部固定连接在上脚板底面中部，脚跟弹片的后部与上脚板之间留有弹性活动空间，假肢脚板和脚跟弹片采用碳纤维复合塑料制作的碳纤维板，碳纤维板采用菱形交错铺设。

本发明的进一步改进，低能耗充电模块中设置有动能转换电能装置，动能转换电能装置收集假肢脚板活动时产生的动能储存在脚板夹层的蓄电池中，且将其转换为电能供假肢脚板之后的活动。

本发明的进一步改进，脚跟弹片的后部与上脚板之间留有35度角的空隙。

本发明的进一步改进，蓄电池组以链条方式铰链铺设在假肢脚板和脚跟弹片夹层中。

本发明的进一步改进，深度摄像头使用固态图像传感器。