[发明专利]一种基于振动的假肢手力位信息反馈系统及方法

权利要求书

1.一种基于振动的假肢手力位信息反馈系统，包括感知模块、处理模块和反馈模块，其中：

所述感知模块被配置获取腕旋状态传感器所感知的腕部旋转角度信息以及触觉传感器所感知的假肢手接触力信息，并将所感知信息传递给所述处理模块；

所述处理模块被配置为根据接收到的感知信息计算腕旋角度、接触力强度和接触力位置，并根据设定的触觉传感器和振动电机之间的对应关系，以及腕旋状态传感器和振动电机之间的对应关系控制所述反馈模块；

所述反馈模块响应于所述处理模块的控制，启动对应的振动电机，以振动方式向用户反馈假肢手接触位置、接触力度和腕旋角度，其中，反馈阵列中电机振动的位置表示假肢手的接触位置信息和旋转角度信息，反馈阵列中电机振动的强度表示假肢手与物体之间的接触力度；

其中，所述触觉传感器是七个压力传感器，分别设置于假肢手拇指指背、小指指腹、手掌下边缘、中指指腹、拇指指腹、手背和中指指背；

其中，对应于所述腕旋状态传感器，围绕截肢手臂前端靠近肘关节位置均匀放置多个振动电机，当假肢手腕部旋转时，安装在腕关节中的关节角度计实时输出腕部的旋转角度，根据旋转角度选择相应位置的振动电机进行反馈；

其中，对应于所述腕旋状态传感器的振动电机包括三个对应确定腕旋角度的振动电机和两个对应过渡角度的振动电机，其中，对应手掌朝上的确定腕旋角度的振动电机设置在前臂靠近肘部的外侧中线处；对应手掌水平朝下的确定腕旋角度的振动电机设置在前臂靠近肘部的内侧中线处；对应手掌竖直的确定腕旋角度的振动电机设置在前臂靠近肘部的正上方处；在对应手掌竖直的振动电机和手掌水平朝上的振动电机之间设置一个对应过渡角度的振动电机；在对应掌竖直的振动电机和手掌水平朝下的振动电机之间设置另一对应过渡角度的振动电机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腕旋状态传感器是有孔转盘电位器，用于套在假肢腕部的旋转轴上，跟随轴的旋转改变自身在检测电路中的分压，所述感知模块利用模数转换器将分压信号转换为数字信号发送给所述处理模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，对应于所述七个压力传感器，在截肢手臂的前端放置相同数量的振动电机，分别设置为：中指指腹位置的压力传感器对应小臂前内侧靠前位置的振动电机；拇指指腹位置的压力传感器对应小臂前内侧靠后位置的振动电机，用于检测抓握物体力度；小指指腹和手掌下边缘位置的压力传感器对应小臂前下侧位置的振动电机；拇指指背位置的压力传感器对应小臂前上侧位置的振动电机；手背位置的压力传感器对应小臂前外侧位置的振动电机；中指指背位置的压力传感器对应小臂前截面位置的振动电机。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反馈模块包括强度调节器和通道选通器，其中，所述强度调节器是调节电流强度的电机驱动电路，用于调节振动电机的振动强度；所述通道选通器是多通道的模拟开关，用于控制与各振动电机之间的导通或断开。

5.一种根据权利要求1至4中任一项所述系统的基于振动的假肢手力位信息反馈方法，包括以下步骤：

获取腕旋状态传感器所感知的腕部旋转角度信息以及触觉传感器所感知的假肢手接触力信息；

根据所获取的感知信息计算腕旋角度、接触力强度和接触力位置，并根据设定的触觉传感器和振动电机之间的对应关系，以及腕旋状态传感器和振动电机之间的对应关系控制相应振动电机；

基于振动电机的振动方式，利用反馈阵列向用户反馈假肢手接触位置、接触力度和腕旋角度，其中，反馈阵列中电机振动的位置表示假肢手的接触位置信息和旋转角度信息，反馈阵列中电机振动的强度表示假肢手与物体之间的接触力度；

其中，所述触觉传感器是七个压力传感器，分别设置于假肢手拇指指背、小指指腹、手掌下边缘、中指指腹、拇指指腹、手背和中指指背。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求5所述的方法的步骤。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，在所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求5所述的方法的步骤。