[发明专利]人机交互力采集系统

说明书

本发明公开了一种人机交互力采集系统，包括充气气囊、微控制器数据采集系统、所述充气气囊安装在下肢外骨骼上并通过下肢外骨骼固定在人体大腿和人体小腿前后两侧；所述微控制器数据采集系统用于采集人机交互力数据信息。

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，具体涉及人机交互力采集系统。

背景技术

如今因为疾病，车祸等造成病人的下肢运动康复问题越来越突出，而病人常常会因为没有得到及时的康复训练而加重病情，延长住院时间；而医疗康复机器人作为一种加快下肢运动康复的手段在各大医院、康复中心被广泛使用。目前康复手段主要是在他人辅助下的康复治疗，这样浪费人工，还需要预约，浪费时间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供外骨骼人机交互力系统，该系统可以采集病人使用时的人机交互力，然后可以对患者进行康复情况个性化训练，加快康复进程。

本发明采取的具体技术方案是：

人机交互力采集系统，其特征在于，包括充气气囊、微控制器数据采集系统和上位机，所述充气气囊安装在下肢外骨骼上并通过下肢外骨骼固定在人体大腿和/或人体小腿前后两侧；所述微控制器数据采集系统包括微控制器A、气压传感器，所述微控制器A与所述气压传感器通讯连接，所述气压传感器设有两个接气口，分别通过三通管与同一安装位置前后侧充气气囊阀门连接；所述微控制器A与所述上位机通讯连接。

进一步地，所述上位机内设数据处理程序，用于处理微控制器数据采集系统采集的数据信息。

进一步地，所述人机交互力采集系统还包括微控制器B，所述微控制器B与所述微控制器A通讯连接，其内设数据处理程序，用于处理微控制器数据采集系统采集的数据信息。

进一步地，所述微控制器B与所述上位机通讯连接，将处理后的数据传输给上位机。

进一步地，所述微控制器B设有外置卡槽，所述卡槽内安装有SD卡，微控制器B将处理后的数据存储到SD卡内。

进一步地，所述微控制器A为STM32F1单片机。

进一步地，所述微控制器B为STM32F4单片机。

进一步地，所述微控制器A和气压传感器通过同一个移动电源供电，所述移动电源通过捆绑装置固定在人体上。

进一步地，所述数据处理程序的算法处理为采用卡尔曼滤波滤除高斯白噪声,采用四元素法将采集到人机交互力信息进行数据融合得一数值，即模拟值。

进一步地，所述通讯连接为通过电线通讯连接或通过WiFi通讯连接。

本发明的有益效果是：现有的外骨骼上面的传感器之间都是通过有线连接，连接线冗杂，本发明可用无线连接，并且无线模块化，替换性强。本发明可以把通过内部核心算法处理原始数据储存到SD卡中传给上位机或直接WiFi传给上位机或在上位机中处理数据，然后按照数据信息上位机控制电动缸(电机)的运行将人机交互力的检测结果返回到外骨骼上，带动使用者行动，解决了可穿戴外骨骼机器人在穿戴时的人机交互问题，可以实现外骨骼机器人和穿戴者的步频步态相近和相似，基于数据库学习穿戴者的习惯，加快使用者的下肢康复。本发明的充气气囊可采用塑料气囊，成本低廉，且可以随便充气和替换。

附图说明

图1为实施例1所述人机交互力采集系统的结构组成图；

图2为实施例3所述人机交互力采集系统的结构组成图；

图3为气压传感器结构示意图；

图4为算法流程图；

图5为气压传感器和充气气囊连接方式框图。

具体实施方式