專利名稱：用腳趾觸發(fā)上假肢多自由度運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及殘疾人用的上假肢，尤其涉及上假肢的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，殘疾人用的上假肢動(dòng)作有幾種仿生控制源方式。如，人體自身的腦電信號(hào)、 神經(jīng)電信號(hào)、肌電信號(hào)、腦磁信號(hào)和聲音信號(hào)等。其中，利用腦電信號(hào)、神經(jīng)電信號(hào)、腦磁信號(hào)進(jìn)行上假肢控制的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。利用肌電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)上假肢的控制是基于肌電信號(hào)和動(dòng)作的對(duì)應(yīng)性及其良好的重復(fù)性。對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別的準(zhǔn)確率決定著對(duì)上假肢控制的效果。在實(shí)際應(yīng)用中， 當(dāng)截肢患者的殘肢太短，或者因癱瘓而導(dǎo)致肌肉萎縮時(shí)，就不能提供足夠的肌電上假肢所需要的控制信息。同時(shí)，肌肉的疲勞、電極位置的改變、體重的波動(dòng)等都會(huì)使肌電信號(hào)的特征值發(fā)生變化而降低對(duì)肌電信號(hào)模式識(shí)別的準(zhǔn)確率。與其他控制上假肢的方式相比，聲控方式更方便，精度也更高，但在需要保持肅靜的場(chǎng)合使用就不適宜，而且上假肢佩戴者與別人進(jìn)行語(yǔ)言交流時(shí)也可能導(dǎo)致假肢產(chǎn)生誤動(dòng)作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的仿生控制信號(hào)源在上假肢控制中存在的不足，提出一種抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好、操作方便的新型多自由度上假肢控制系統(tǒng)。一種用腳趾觸發(fā)上假肢多自由度運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)它是由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊，信號(hào)處理模塊，提示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成；其中1、所述的腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊由信號(hào)發(fā)生器、放大電路和電壓比較器構(gòu)成；腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊能將腳趾施加的壓力信號(hào)生成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)放大和比較后送入信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理；2、所述的信號(hào)處理模塊包括以下單元信號(hào)采集與預(yù)處理單元、指令確認(rèn)單元和動(dòng)作識(shí)別單元；其中1)信號(hào)采集與預(yù)處理單元是用于實(shí)時(shí)接收由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊發(fā)送來(lái)的信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理的單元；2)指令確認(rèn)單元是用于存儲(chǔ)信號(hào)采集與預(yù)處理單元發(fā)送來(lái)的預(yù)處理結(jié)果并允許佩帶者決定是否刪除該預(yù)處理結(jié)果的單元。3)動(dòng)作識(shí)別單元是根據(jù)預(yù)處理結(jié)果識(shí)別出相應(yīng)的動(dòng)作指令并將該動(dòng)作指令送入驅(qū)動(dòng)模塊的單元；3、所述的提示模塊是用于實(shí)時(shí)提示信號(hào)采集與預(yù)處理單元的預(yù)處理結(jié)果的模塊；4、所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)假肢動(dòng)作的電機(jī)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到信號(hào)處理模塊發(fā)送來(lái)的動(dòng)作指令時(shí)，便控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成上假肢相應(yīng)的設(shè)定動(dòng)作。[0014]本實(shí)用新型假肢控制系統(tǒng)采用腳趾按壓出的電壓信號(hào)作為控制假肢的信號(hào)源，通過(guò)采集到的電壓信號(hào)識(shí)別出相應(yīng)的動(dòng)作指令，控制上假肢做出期望的動(dòng)作。具體地講包括如下步驟第一步腳趾以約定的方式按壓腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊中的信號(hào)發(fā)生器發(fā)出電壓信號(hào)；第二步信號(hào)處理模塊中的信號(hào)采集與預(yù)處理單元采集該電壓信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理結(jié)果發(fā)給提示模塊；第三步根據(jù)提示模塊結(jié)果在指令確認(rèn)單元中確認(rèn)腳趾發(fā)出的電壓信號(hào)；第四步確認(rèn)電壓信號(hào)正確之后，信號(hào)處理模塊中的動(dòng)作識(shí)別單元根據(jù)預(yù)處理結(jié)果識(shí)別出電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令；第五步驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)動(dòng)作指令驅(qū)動(dòng)上假肢完成設(shè)定動(dòng)作。這種控制方法隱蔽性強(qiáng)，控制方便，而且根據(jù)腳趾按壓信號(hào)發(fā)生器的壓力大小和持續(xù)時(shí)間，可以產(chǎn)生多種不同的特征，從而完成更多的控制功能。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，上肢殘疾者可通過(guò)完整的腳趾發(fā)出信號(hào)操作假肢完成各種動(dòng)作，相對(duì)于肌電信號(hào)控制和聲控來(lái)說(shuō)，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)、操作更方便。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的總體框圖；圖2為腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊100的內(nèi)部框圖；圖3為信號(hào)處理模塊的內(nèi)部框圖；圖4為驅(qū)動(dòng)模塊的內(nèi)部框圖；圖5為”開/關(guān)機(jī)”指令的Up F與T關(guān)系圖；圖6為“取消”指令的Up F與T關(guān)系圖；圖7為腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊輸出“長(zhǎng)”高電平Uohl時(shí)的Up F與T關(guān)系圖；圖8為腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊輸出“短”高電平Uohs時(shí)的Up F與T關(guān)系圖；圖9為腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊輸出低電平Uol時(shí)的Up F與T關(guān)系圖；圖10為工作過(guò)程流程圖。圖中100-腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊，200-信號(hào)處理模塊，300-驅(qū)動(dòng)模塊，400-提示模塊，101-信號(hào)發(fā)生器，102-放大電路，103-窗口電壓比較器，104-門限電壓比較器，201-信號(hào)采集與預(yù)處理單元，202-指令確認(rèn)單元，203-動(dòng)作識(shí)別單元，301-驅(qū)動(dòng)器，302-電機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案，如圖1所示它是由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊100、信號(hào)處理模塊200、驅(qū)動(dòng)模塊300和提示模塊400組成；如圖2所示，所述的腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊100由信號(hào)發(fā)生器101、放大電路102、窗口電壓比較器103和門限電壓比較器104構(gòu)成，腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊100將信號(hào)發(fā)生器101產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)放大電路102放大，再經(jīng)過(guò)窗口電壓比較器103和門限電壓比較器104進(jìn)行電壓比較，然后分別送入信號(hào)處理模塊200中。[0036]信號(hào)發(fā)生器101可采用薄膜式壓電傳感器或者貼片式壓電傳感器，可將壓電傳感器放在佩戴者腳趾部位。腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊100的工作原理是，如圖2所示通過(guò)腳趾按壓的方式使壓電傳感器輸出電壓信號(hào)Ui, Ui的大小與腳趾按壓壓電傳感器的壓力F成正比。輸出的電壓信號(hào) Ui經(jīng)過(guò)放大電路102得到電壓信號(hào)U1，將該電壓信號(hào)送入窗口電壓比較器103和門限電壓比較器104。設(shè)定窗口電壓比較器103的兩個(gè)閾值電壓值為UTmin和UTmax且UTmin < UTmax。兩個(gè)閾值電壓值Umin和Umax分別對(duì)應(yīng)用腳趾按壓壓電傳感器的壓力值FTmin和FTmax。如圖7、圖 8所示，當(dāng)Umin < U1 < Ulmax時(shí)，對(duì)應(yīng)FTmin < F < Flmax,此時(shí)窗口電壓比較器103輸出一個(gè)高電平Uoh ；如圖9所示，當(dāng)U1 < Ulmin時(shí)，對(duì)應(yīng)F < FTmin，窗口電壓比較器103輸出一個(gè)低電平 Uol ；當(dāng)U1 > Ulmax時(shí)，對(duì)應(yīng)F > FTmax，窗口電壓比較器103輸出一個(gè)低電平Uolo設(shè)定門限電壓比較器104的閾值電壓UTmax。閾值電壓值UTmax對(duì)應(yīng)用腳趾按壓壓電傳感器的壓力值FTmax。如圖5、圖6所示，當(dāng)U1 > Ulfflax時(shí)，對(duì)應(yīng)F > Flfflax,認(rèn)定門限電壓比較器104輸出一個(gè)高電平Ugh ；當(dāng)U1 < Ulfflax時(shí)，對(duì)應(yīng)F < Flfflax認(rèn)定門限電壓比較器104輸出一個(gè)低電平Uglo如圖3所示，所述的信號(hào)處理模塊200包括信號(hào)采集與預(yù)處理單元201、指令確認(rèn)單元202和動(dòng)作識(shí)別單元203。信號(hào)處理模塊200的工作步驟是信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)窗口電壓比較器103送來(lái)的高電平Uoh的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)檢測(cè)到的高電平Uoh的持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短可以得到“長(zhǎng)”高電平Uohl和“短”高電平Uffls兩種信號(hào)。根據(jù)“長(zhǎng)”高電平Uohl和“短”高電平 Uffls兩種信號(hào)的順序組合可以表示不同的指令。信號(hào)采集與預(yù)處理單元201每檢測(cè)到一次 “長(zhǎng)”高電平U·就在指令確認(rèn)單元202中寫入“1”并將數(shù)字“1”送入提示模塊400，每檢測(cè)到一次“短”高電平Uohs就在指令確認(rèn)單元202中寫入“0”并將該數(shù)字“0”送入提示模塊 400。對(duì)應(yīng)上假肢的每次動(dòng)作需在指令確認(rèn)單元中寫入N個(gè)二進(jìn)制數(shù)字“1”和“0”的順序組合。發(fā)現(xiàn)當(dāng)前二進(jìn)制數(shù)字有誤時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(優(yōu)選在1500毫秒內(nèi))迅速按壓出“取消”指令，當(dāng)前二進(jìn)制數(shù)字被刪除出指令確認(rèn)單元202 ；當(dāng)指令確認(rèn)單元202中寫滿N位二進(jìn)制數(shù)字時(shí)將這N位二進(jìn)制數(shù)字作為預(yù)動(dòng)作指令送入動(dòng)作識(shí)別單元203。動(dòng)作識(shí)別單元203 采用模板匹配法對(duì)預(yù)動(dòng)作指令進(jìn)行模板匹配，根據(jù)模板匹配結(jié)果輸出相應(yīng)的動(dòng)作指令到驅(qū)動(dòng)模塊300，實(shí)現(xiàn)對(duì)上假肢的控制。根據(jù)N的大小可以產(chǎn)生2n個(gè)預(yù)動(dòng)作指令。優(yōu)選地約定N = 5，這樣就可以得到25 = 32條預(yù)動(dòng)作指令。另外信號(hào)采集與預(yù)處理單元201還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)門限電壓比較器104送來(lái)的高電平的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)檢測(cè)到的高電平Ura的持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短可以得到“取消”、“開機(jī)”、“關(guān)機(jī)” 三種信號(hào)。優(yōu)選地約定，若信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的由窗口電壓比較器103 送來(lái)的高電平Uoh的持續(xù)時(shí)間在600毫秒到2000毫秒之間，即600 < T4-T3 < 2000 (見圖 7)，則認(rèn)為是“長(zhǎng)”高電平U0HL，若高電平Uoh持續(xù)時(shí)間在100毫秒到600毫秒之間，即100 < T4-T3 < 600 (見圖8)，則認(rèn)為是“短”高電平Uohs。在假肢處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選地約定當(dāng)信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的由門限電壓比較器104送來(lái)的高電平Ugh的持續(xù)時(shí)間超過(guò)5000毫秒時(shí)也即F > Flfflax并持續(xù)時(shí)間5000毫秒也即T2-T1 > 5000(見圖5)，認(rèn)為是“開機(jī)”信號(hào)，動(dòng)作識(shí)別單元203開始進(jìn)入工作狀態(tài)，整個(gè)假肢控制系統(tǒng)即進(jìn)入工作狀態(tài)。在假肢處于工作狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選地約定當(dāng)信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的由門限電壓比較器104送來(lái)的高電平Ugh的持續(xù)時(shí)間超過(guò)5000毫秒時(shí)也即F > Flfflax并持續(xù)時(shí)間5000毫秒，也即T2-T1 > 5000(見圖5)，認(rèn)為是“關(guān)機(jī)”信號(hào)，動(dòng)作識(shí)別單元203停止工作，整個(gè)假肢控制系統(tǒng)即進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。在假肢處于工作狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選的約定當(dāng)信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的由門限電壓比較器104送來(lái)高電平Ugh時(shí)，也即F > Flfflax認(rèn)為是“取消”指令?！叭∠敝噶畹淖饔靡皇怯脕?lái)隨時(shí)刪除預(yù)處理結(jié)果；二是在上假肢運(yùn)動(dòng)時(shí)，使得信號(hào)處理模塊200立即輸出一個(gè)停止信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊300，停止上假肢的運(yùn)動(dòng)。如圖4所示，所述的驅(qū)動(dòng)模塊300包括驅(qū)動(dòng)器301和電機(jī)302。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器301接收到信號(hào)處理模塊200發(fā)送來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，則控制上假肢完成相應(yīng)的設(shè)定動(dòng)作。根據(jù)上述技術(shù)方案，結(jié)合一個(gè)控制上假肢的手指閉合的例子，可以得出如下日常時(shí)一個(gè)完整工作過(guò)程，這里假定上假肢的“手指閉合”的控制指令為10001，即這里的N = 5 ( 一條控制指令為5位)。1、當(dāng)假肢佩戴者想要對(duì)上假肢進(jìn)行操作時(shí)，發(fā)出“開機(jī)”信號(hào)即假肢佩戴者可以刻意通過(guò)腳趾用力按壓位于腳趾下方的壓電傳感器，使壓力F > Flfflax且持續(xù)的時(shí)間超過(guò)5000 毫秒，此時(shí)信號(hào)處理模塊200中的動(dòng)作識(shí)別單元203開始工作，也即整個(gè)系統(tǒng)開始工作。2、那么當(dāng)上假肢佩帶者想要控制上假肢的“手指閉合”來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取某個(gè)物體時(shí)，需用腳趾以FTmin < F < Flfflax的壓力按壓壓電傳感器5次，并使這5次持續(xù)的時(shí)間分別在600 毫秒到2000毫秒之間、100毫秒到600毫秒之間、100毫秒到600毫秒之間、100毫秒到600 毫秒之間、600毫秒到2000毫秒之間。3、假如腳趾每次按壓壓電傳感器的壓力和持續(xù)時(shí)間都在規(guī)定范圍內(nèi)，信號(hào)處理模塊200中的信號(hào)采集與預(yù)處理單元201應(yīng)該依次檢測(cè)到UfflL、UfflS、Uras、Uras、UraL，指令確認(rèn)單元202中依次寫入的是“1”、“0”、“0”、“0”、“1”，并且在提示模塊400中觀察到的結(jié)果應(yīng)該依次是“1”、“0”、“0”、“0”、“1”(這里的提示模塊400可以采用佩戴在頭部的顯示屏，顯示屏上實(shí)時(shí)顯示數(shù)字“1”或“0”)。此時(shí)的10001就是想要的控制“手指閉合”的指令。假如有任何一次按壓壓電傳感器的壓力或持續(xù)時(shí)間不在規(guī)定范圍內(nèi)，則會(huì)出現(xiàn)不想要的結(jié)果， 在觀察提示模塊400確認(rèn)發(fā)生錯(cuò)誤后，可以迅速以F > FTmax w壓力按壓壓電傳感器，當(dāng)前的數(shù)字被刪除出指令確認(rèn)單元202。4、指令確認(rèn)單元202中的10001作為預(yù)動(dòng)作指令被送到動(dòng)作識(shí)別單元203，動(dòng)作識(shí)別單元203找到與10001對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，并輸出到驅(qū)動(dòng)模塊300，此時(shí)與手指對(duì)應(yīng)的電機(jī)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“手指閉合”的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)抓取的功能。5、假如因?yàn)橥獠扛蓴_等因素導(dǎo)致電機(jī)動(dòng)作不符合要求，可以用腳趾迅速按壓壓電傳感器，使其壓力值F > FTmax，發(fā)出“取消，，指令，上假肢立即停止工作，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)的功能。6、當(dāng)夜晚睡覺或者暫時(shí)不需要上假肢做出動(dòng)作時(shí)，可以用腳趾按壓壓電傳感器， 使其壓力值F > Flfflax超過(guò)5000毫秒，則發(fā)出“關(guān)機(jī)”信號(hào)，使控制系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。此時(shí)系統(tǒng)處于等待“開機(jī)”信號(hào)。[0056]上述上假肢控制系統(tǒng)的工作過(guò)程可歸納出如下控制方法，如圖10所示步驟Si，開機(jī)。當(dāng)假肢佩戴者想要對(duì)上假肢進(jìn)行操作時(shí)，首先按壓出“開機(jī)”信號(hào)。 在本實(shí)施例中“開機(jī)”信號(hào)的產(chǎn)生方法是刻意通過(guò)腳趾用力按壓位于腳趾下方的壓電傳感器，使壓力F > Flfflax持續(xù)的時(shí)間超過(guò)5000毫秒即使T2-T1 > 5000，此時(shí)信號(hào)處理模塊200 中的動(dòng)作識(shí)別單元203開始工作。通常站立或行走時(shí)可刻意使得壓力F > Flfflax的持續(xù)時(shí)間不要超過(guò)5000毫秒，即不會(huì)出現(xiàn)T2-T1 > 5000的情況，這樣就不會(huì)產(chǎn)生“開機(jī)”信號(hào)，動(dòng)作識(shí)別單元203就一直處于停止工作狀態(tài)。步驟S2，發(fā)生電壓信號(hào)。通過(guò)腳趾以特定的方式按壓安裝在腳趾下的壓電傳感器來(lái)產(chǎn)生電壓信號(hào)。在本實(shí)施例中，通過(guò)腳趾以FTmin < F < Flfflax的壓力按壓壓電傳感器，若持續(xù)的時(shí)間在600毫秒到2000毫秒之間，即600 < T4-T3 < 2000，則窗口電壓比較器103 輸出“長(zhǎng)”高電平；若持續(xù)時(shí)間在100毫秒到600毫秒之間，即100 < T4-T3 < 600，則窗口電壓比較器103輸出“短”高電平。步驟S3，采集信號(hào)與預(yù)處理。控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集發(fā)生的電壓信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理。 在本實(shí)施例中，信號(hào)處理模塊200中的信號(hào)采集與預(yù)處理單元201實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由窗口電壓比較器103和門限電壓比較器104送來(lái)的高電平Uoh和Ugh的持續(xù)時(shí)間。若Uoh持續(xù)的時(shí)間在 600毫秒到2000毫秒之間，即600 < T4-T3 < 2000,則認(rèn)為是“長(zhǎng)”高電平Utm，并在指令確認(rèn)單元202中寫入“1”并將數(shù)字“1”送入提示模塊400 ；若持續(xù)的時(shí)間在100毫秒到 600毫秒之間，即100 < T4-T3 < 600，則認(rèn)為是“短”高電平Uqhs，并向指令確認(rèn)單元202中寫入“ 0 ”并將數(shù)字“ 0 ”送入提示模塊400。步驟S4，指令確認(rèn)。在此步驟中判斷寫入指令確認(rèn)單元202中的數(shù)字是否為想要的數(shù)字，并通過(guò)是否按壓“取消”指令作出相應(yīng)的處理。在本實(shí)施例中，檢查提示模塊400， 若指令確認(rèn)單元202送來(lái)的二進(jìn)制數(shù)字有誤時(shí)，及時(shí)發(fā)出“取消”指令，即以F > Flfflax的壓力按壓壓電傳感器，則該二進(jìn)制數(shù)字被刪除，此時(shí)信號(hào)采集與預(yù)處理單元201繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； 若指令確認(rèn)單元寫滿5位二進(jìn)制數(shù)字時(shí)，指令確認(rèn)單元202將該5位的二進(jìn)制數(shù)字作為預(yù)動(dòng)作指令送入動(dòng)作識(shí)別單元203。步驟S5，發(fā)出“取消，，指令。用腳趾按壓壓電傳感器，使其壓力值F > FTmax，發(fā)出 “取消”指令，刪除寫入指令確認(rèn)單元202的二進(jìn)制數(shù)字。步驟S6，輸出動(dòng)作指令。根據(jù)預(yù)動(dòng)作指令，采用模板匹配法尋找相應(yīng)的動(dòng)作指令信號(hào)，并輸出。在本實(shí)施例中，動(dòng)作識(shí)別單元203采用模板匹配法對(duì)預(yù)動(dòng)作指令進(jìn)行模板匹配，根據(jù)模板匹配結(jié)果輸出相應(yīng)的動(dòng)作指令到驅(qū)動(dòng)模塊300。步驟S7,上假肢執(zhí)行設(shè)定動(dòng)作，并根據(jù)上假肢的動(dòng)作判斷是否要緊急制動(dòng)。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)模塊300根據(jù)信號(hào)處理模塊200輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)上假肢進(jìn)行相應(yīng)的操作。 若上假肢在執(zhí)行某動(dòng)作過(guò)程中出現(xiàn)異常，則執(zhí)行S8。若上假肢在執(zhí)行某動(dòng)作過(guò)程正常，則執(zhí)行S9。步驟S8，發(fā)出“取消”指令。用腳趾按壓壓電傳感器，使其壓力值F > FTmax，發(fā)出 “取消”指令，上假肢立即停止工作。步驟S9，執(zhí)行完S7或S8步驟后，判斷是否繼續(xù)工作。若用腳趾按壓壓電傳感器， 使其壓力值F > Flfflax超過(guò)5000毫秒，則發(fā)出“關(guān)機(jī)”信號(hào)，使控制系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)；若不發(fā)出“關(guān)機(jī)”信號(hào)，則返回步驟S2，等待腳趾再次發(fā)出電壓信號(hào)。
7[0066]直至整機(jī)停止工作。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，其描述較為具體詳細(xì)，但并不能理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用腳趾觸發(fā)上假肢多自由度運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)其特征在于，它是由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊、信號(hào)處理模塊、用于實(shí)時(shí)提示預(yù)處理結(jié)果的提示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成；其中所述的腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊由信號(hào)發(fā)生器、放大電路和電壓比較器構(gòu)成；通過(guò)腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊能將腳趾施加的壓力信號(hào)生成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)放大和比較后送入信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理；所述的信號(hào)處理模塊包括以下單元用于實(shí)時(shí)接收由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊發(fā)送來(lái)的信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理的信號(hào)采集與預(yù)處理單元、用于存儲(chǔ)信號(hào)采集與預(yù)處理單元發(fā)送來(lái)的預(yù)處理結(jié)果并允許佩帶者決定是否刪除該預(yù)處理結(jié)果的指令確認(rèn)單元和根據(jù)預(yù)處理結(jié)果識(shí)別出相應(yīng)的動(dòng)作指令并將該動(dòng)作指令送入驅(qū)動(dòng)模塊的動(dòng)作識(shí)別單元；所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括用于控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)假肢動(dòng)作的電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，它是由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊(100)、信號(hào)處理模塊000)、驅(qū)動(dòng)模塊(300)和提示模塊(400)組成；其中所述的腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊(100)由信號(hào)發(fā)生器(101)、放大電路(102)、窗口電壓比較器(103)和門限電壓比較器(104)構(gòu)成；所述的信號(hào)處理模塊(200)包括信號(hào)采集與預(yù)處理單元(201)、指令確認(rèn)單元(202)和動(dòng)作識(shí)別單元O03)；所述的驅(qū)動(dòng)模塊(300)包括驅(qū)動(dòng)器(301)和電機(jī)(302)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號(hào)發(fā)生器采用薄膜式壓電傳感器或者貼片式壓電傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用腳趾觸發(fā)上假肢多自由度運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)，它是由腳趾觸發(fā)信號(hào)模塊、信號(hào)處理模塊、提示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成。使腳趾以約定的方式按壓信號(hào)發(fā)生器發(fā)出電壓信號(hào)；信號(hào)采集與預(yù)處理單元采集該電壓信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理結(jié)果發(fā)給提示模塊；根據(jù)提示模塊結(jié)果在指令確認(rèn)單元中確認(rèn)腳趾發(fā)出的電壓信號(hào)；然后信號(hào)處理模塊中的動(dòng)作識(shí)別單元根據(jù)預(yù)處理結(jié)果識(shí)別出電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令；驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)動(dòng)作指令驅(qū)動(dòng)上假肢完成設(shè)定動(dòng)作。本實(shí)用新型可通過(guò)完整的腳趾發(fā)出信號(hào)操作假肢完成各種動(dòng)作，相對(duì)于肌電信號(hào)控制和聲控來(lái)說(shuō)，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)、操作更方便。
文檔編號(hào)A61F2/68GK202154772SQ20112027526
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者孫愛芹, 李建功, 楊婷, 樊炳輝, 王傳江, 紀(jì)鵬, 賈朝川, 黃粱松 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)