[发明专利]基于虚拟现实的膝关节康复动作感知系统

说明书

本发明基于虚拟现实的膝关节康复动作感知系统，姿态信号采集电路和肌电信号采集电路采集的患者康复动作姿态信号、电生理信号，分别经第一级/三级采样保持、第二/四级采样保持，第一/二均值计算进入拟合值计算电路，分别采用第一/二减法器计算出第一/三级采样保持后与第一/二均值计算后的差值，再对两个差值进行相乘，对第一减法器输出的差值进行平方，相乘后、平方后信号经除法运算计算出斜率b，斜率b与第一均值进行乘积，乘积后与第二均值相减计算出a值，与斜率b进入动力限制触发电路，患者康复动作姿态信号与斜率b相乘，相乘后与a值进行加法运算，得出预估值，改变与助力器械并联的场效应管漏源间阻值，限制驱动助力器械的动力。

技术领域

本发明属于康复训练技术领域，尤其涉及基于虚拟现实的膝关节康复动作感知系统。

背景技术

膝关节手术后，需进行一系列康复动作，现有的膝关节康复机器人能使康复医师从繁重的康复治疗中解脱出来，通常设置有动力模块、驱动模块、机器人本体、采集模块、工控机，工控机输出信号到驱动模块，驱动模块驱动动力装置辅助运动，采集模块采集患者的生理、机能指标、动力模块的动力、角度等参数，反馈到工控机以满足训练需求，随着网络远程控制技术的发展，康复医师可以根据不同患者的患病症状远程设置不同的康复模式，也可以根据各类新式传感器检测患者的生理、机能指标，为康复医师修订训练计划提供客观数据，利用人机接口技术，患者根据自身身体状态也可调整训练强度及训练模式，并可以配备VR设备，选择要模拟的运动场景，利于调动患者康复的积极性。

虽然康复医师能根据不同患者的患病症状设置相应的康复模式，并根据各类新式传感器检测患者的生理、机能指标进行修订训练计划，患者也可根据自身身体状态也可调整训练强度及训练模式，但是，训练的时长导致患者的生理、机能指标不同，以及患者本身感觉不精准性，患者在康复训练过程中，极易因受力超限造成伤害，影响患者康复。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供基于虚拟现实的膝关节康复动作感知系统，有效的解决了患者在康复训练过程中，极易因受力超限造成伤害，影响患者康复的问题。

其技术方案是，包括姿态信号采集电路、肌电信号采集电路、拟合值计算电路、动力限制触发电路，所述姿态信号采集电路采用选频网络接收传感器检测的患者康复动作姿态信号，经第一级采样保持后，一路直接进入拟合值计算电路，另一路经第二级采样保持、第一均值计算后进入拟合值计算电路；

所述肌电信号采集电路采用差动放大电路接收EMG测试仪检测的患者康复动作时电生理信号，经第三级采样保持后，一路直接进入拟合值计算电路，另一路经第四级采样保持、第二均值计算后进入拟合值计算电路；

所述拟合值计算电路首先采用第一减法器计算出第一级采样保持后与第一均值计算后的差值，采用第二减法器计算出第三级采样保持后与第二均值计算后的差值，再采用乘法芯片IC1对两个差值进行相乘，相乘后进入模拟除法器IC4，采用乘法芯片IC2对第一减法器输出的差值进行平方，平方后进入模拟除法器IC4，模拟除法器IC4计算出斜率b，斜率b进入乘法芯片IC3与第一均值进行乘积，乘积后进入第三减法器与第二均值计算出a值，斜率b、a进入动力限制触发电路；

所述动力限制触发电路将选频网络接收传感器检测的患者康复动作姿态信号，经乘法芯片IC5与斜率b相乘，相乘后在进入加法器与a值进行加法运算，得出预估值，预估值高时，预估值改变与助力器械并联的场效应管漏源间阻值，限制驱动助力器械的动力。