[发明专利]基于运动想象的多自由度协同运动上肢外骨骼指令方法

权利要求书

1.一种基于运动想象的多自由度协同运动上肢外骨骼指令方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、建立包括运动想象脑电采集模块、脑电响应预处理模块、上肢外骨骼控制器和上肢外骨骼机械臂的多自由度协同运动上肢外骨骼控制系统；

步骤2、运动想象脑电采集模块持续采集受试者的脑电运动想象响应信号，并存储脑电信号中的眨眼信号时间时刻点，当在设定时间范围内检测到眨眼信号，则进入步骤3；否则进入步骤6；

步骤3、判断当前脑电运动想象响应信号是否符合手部运动想象放电活动模板或腿部运动想象放电活动模板，若符合手部运动想象放电活动模板时，进入步骤4；若符合腿部运动想象放电活动模板时，进入步骤5；否则返回步骤2；

步骤4、依次处理前后顺序的运动想象脑电响应信号的幅值并进行分析，生成上肢外骨骼肩部电机输出上摆指令或上肢外骨骼肩部电机输出下摆指令，并将生成的指令发送给上肢外骨骼控制器；

步骤5、依次处理前后顺序的运动想象脑电响应信号的幅值并进行分析，生成上肢外骨骼肩部电机输出外展指令或上肢外骨骼肩部电机输出内收指令，并将生成的指令发送给上肢外骨骼控制器；

步骤6、判断当前先后接续的两个脑电运动想象响应信号是否满足“先手部再腿部”的判定规则，生成上肢外骨骼肘部电机输出屈指令或上肢外骨骼肘部电机输出伸指令，并将生成的指令发送给上肢外骨骼控制器；

步骤7、上肢外骨骼控制器接收指令并控制上肢外骨骼机械臂动作，上肢外骨骼机械臂执行指令并将执行结果反馈给运动想象脑电采集模块；

所述步骤4生成上肢外骨骼肩部电机输出上摆指令或上肢外骨骼肩部电机输出下摆指令的方法为：依次处理前后顺序的运动想象脑电响应信号的幅值，其中前一个动作响应幅值A_F，后一个的动作响应幅值为A_S，使用前一个的幅值减去后一个的幅值得到差值A＝A_F-A_S；设定肘部的权重系数为B_E，设定肩部的权重系数为B_S，在运动范围上设定肩部上/下摆动的活动角度C₁；令I₁₁＝A*B_E*C₁，I₁₂＝A*B_S*C₁；如果判断I₁₁+I₁₂的符号为正时，则生成上肢外骨骼肩部电机输出上摆指令，为负时则生成上肢外骨骼肩部电机输出下摆指令。

2.根据权利要求1所述的基于运动想象的多自由度协同运动上肢外骨骼指令方法，其特征在于：所述运动想象脑电采集模块由脑电信号放大器、脑电信号检测与存储设备、实验刺激展示设备和脑电帽构成，所述脑电帽戴在受试者头部，用于检测人脑各个区域的脑电信号，在人的左眼垂直位置处各贴一个眨眼信号测量电极，所述脑电帽与脑电信号放大器连接，将所采集的脑电信号进行放大并传送给脑电信号检测与存储设备，脑电信号放大器两端分别连接实验刺激展示设备和脑电信号检测与存储设备，设备间通过并口和/或USB方式进行通信传输。

3.根据权利要求1所述的基于运动想象的多自由度协同运动上肢外骨骼指令方法，其特征在于：所述手部运动想象放电活动模板、腿部运动想象放电活动模板均通过训练方式获得。

4.根据权利要求1所述的基于运动想象的多自由度协同运动上肢外骨骼指令方法，其特征在于：所述步骤3在判断前还包括对当前脑电运动想象响应信号进行滤波、分段、基线校正、信号伪迹去除和重参考的预处理步骤。