一種培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法，該培訓(xùn)輔助設(shè)備包括采集單元、主控單元和放電單元；采集單元，用于采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，進(jìn)行放大濾波后輸出給主控單元；主控單元，用于根據(jù)接收到的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)，并將刺激信號(hào)輸出給放電單元；放電單元，用于根據(jù)刺激信號(hào)形成刺激電流，并將刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。本發(fā)明采用“采集-刺激”式的肌電信號(hào)與刺激信號(hào)等效的閉環(huán)肌電刺激方式，使培訓(xùn)對(duì)象的動(dòng)作逐漸趨向于最優(yōu)的方向發(fā)展，本發(fā)明這種循序漸進(jìn)的方式相比較現(xiàn)有技術(shù)中采用固定程式的方式更有助于提高培訓(xùn)效果。另外，發(fā)明并不限制地點(diǎn)和時(shí)間的約束。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]隨著人們物質(zhì)和文化生活的飛速發(fā)展，藝術(shù)、體育等培訓(xùn)市場(chǎng)空間巨大并且前景廣闊。以器樂(lè)類(lèi)培訓(xùn)領(lǐng)域?yàn)槔?，目前大多?shù)采用的培訓(xùn)方式為人工培訓(xùn)，即家長(zhǎng)選擇器樂(lè)老師來(lái)給孩子做培訓(xùn)，然而，這種方式一方面家長(zhǎng)在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的前提下缺乏選擇老師的判斷標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法評(píng)估學(xué)生訓(xùn)練效果。老師往往是一對(duì)一培訓(xùn)，教學(xué)效率低下，并且造成家長(zhǎng)的培訓(xùn)成本巨大，也往往受到地域、時(shí)間的約束。
[0003]為了降低培訓(xùn)成本，教育效率，擺脫地域和時(shí)間的約束，又出現(xiàn)了音頻和視頻的教學(xué)方式，即通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者通過(guò)計(jì)算機(jī)本地存儲(chǔ)的資源，學(xué)生通過(guò)音頻和視頻上的教程來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。但這種方式主要依靠自我學(xué)習(xí)，培訓(xùn)效果較差。
[0004]為了解決上述的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中又有人提出了一種電刺激式的培訓(xùn)裝置，即預(yù)先采用計(jì)算機(jī)編程的方式在處理模塊中預(yù)置電刺激培訓(xùn)程序，處理模塊按照該程序直接控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)發(fā)射模擬信號(hào)到恒流源，進(jìn)而由恒流源產(chǎn)生恒定電流，多個(gè)恒流源連接到多個(gè)電極，這些電極分別對(duì)手指或是手臂進(jìn)行電刺激。佩戴這樣的設(shè)備的用戶(hù)就能夠在樂(lè)器上受到電刺激后被動(dòng)的做出連續(xù)動(dòng)作，從而在形式上達(dá)到牽引用戶(hù)自動(dòng)彈奏的目的。然而，這種方式存在以下缺陷:
[0005]I)采用固定的程序，并沒(méi)有對(duì)用戶(hù)進(jìn)行具體的區(qū)分，無(wú)論是大人還是小孩，處于何種演奏水平，都采用同樣的刺激信號(hào)且不具備循序漸進(jìn)的功能，因此培訓(xùn)效果并不好。
[0006]2)采用的電刺激至少是數(shù)十mA，長(zhǎng)時(shí)期的大電流刺激會(huì)對(duì)皮膚組織造成潛在的傷害，并不適宜孩子之類(lèi)的用戶(hù)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法，以便于擺脫地點(diǎn)和時(shí)間的約束，提高培訓(xùn)效果。
[0008]具體技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明提供了一種培訓(xùn)輔助設(shè)備，該培訓(xùn)輔助設(shè)備包括:采集單元、主控單元和放電單元；
[0010]所述采集單元，用于采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，進(jìn)行放大濾波后輸出給所述主控單元；
[0011]所述主控單元，用于根據(jù)接收到的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)，并將刺激信號(hào)輸出給所述放電單元；
[0012]所述放電單元，用于根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流，并將所述刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述采集單元包括:檢測(cè)電極、放大模塊和濾波模塊；
[0014]所述檢測(cè)電極設(shè)置于用戶(hù)特定部位，用于采集用戶(hù)特定部位的肌電信號(hào)并輸出給所述放大模塊；
[0015]所述放大模塊，用于將所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出給所述濾波模塊；
[0016]所述濾波模塊，用于對(duì)所述放大模塊輸出的肌電信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出給所述主控單元。
[0017]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述主控單元包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；
[0018]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述采集單元輸出的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)后輸出給所述處理模塊；
[0019]所述處理模塊，用于利用接收到的數(shù)字肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)，將刺激信號(hào)輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；
[0020]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)接收到的刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出給所述放電單
J Li ο
[0021]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，該培訓(xùn)輔助設(shè)備還包括:通訊單元；
[0022]所述處理模塊在確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:將采集到的肌電信號(hào)通過(guò)所述通訊單元發(fā)送給終端設(shè)備，通過(guò)所述通訊單元獲取由所述終端設(shè)備返回的刺激信號(hào)，所述刺激信號(hào)是所述終端設(shè)備對(duì)采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行分析和比對(duì)確定出最優(yōu)的肌電信號(hào)后利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出的；或者，將采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行分析和比對(duì)后確定出最優(yōu)的肌電信號(hào)，通過(guò)所述通訊單元將所述最優(yōu)的肌電信號(hào)發(fā)送給終端設(shè)備，通過(guò)所述通訊單元獲取由所述終端設(shè)備返回的刺激信號(hào)，所述刺激信號(hào)是所述終端設(shè)備利用所述最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述處理模塊在確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:對(duì)接收到的數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)，將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的比對(duì)，確定其中最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述處理模塊在利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效刺激信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:確定與所述最優(yōu)的肌電信號(hào)功率匹配的周期信號(hào)，將該周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述周期信號(hào)的頻率是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上。
[0026]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述處理模塊在對(duì)所述周期信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)采用的放大倍數(shù)G滿(mǎn)足V*G〈R*I，所述V為所述最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度，R為人體等效電阻，所述I為人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，該培訓(xùn)輔助設(shè)備還包括:九軸傳感器；
[0028]所述九軸傳感器用于采集用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并輸出給所述處理模塊；
[0029]所述處理模塊，還用于進(jìn)一步結(jié)合所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述放電單元包括:正向側(cè)加法器、壓控恒流源以及放電電極；
[0031]所述正向側(cè)加法器，用于將所述主控單元輸出的刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)，將所述雙極信號(hào)輸出給所述壓控恒流源；
[0032]所述壓控恒流源，用于依據(jù)輸入的雙極信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的刺激電流；
[0033]所述放電電極，用于將所述壓控恒流源輸出的刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0034]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述采集單元和所述放電單元分別存在N個(gè)通道，所述N為大于I的正整數(shù)，且所述采集單元的通道和所述放電單元的通道一一對(duì)應(yīng)；
[0035]所述放電單元還包括:多路選擇模塊，用于受所述主控單元的控制進(jìn)行通道選擇，將所述正向側(cè)加法器輸出的雙極信號(hào)分時(shí)依次發(fā)送到對(duì)應(yīng)通道的壓控恒流源模塊。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述采集單元中的檢測(cè)電極和所述放電單元中的放電電極可以以頻分的方式共用差分電極。
[0037]本發(fā)明還提供了一種培訓(xùn)輔助方法，該培訓(xùn)輔助方法包括:
[0038]采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大濾波；
[0039]根據(jù)放大濾波后的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào);
[0040]根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流，并將所述刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0041]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述根據(jù)放大濾波后的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)包括:
[0042]將放大濾波后的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)；
[0043]對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)；
[0044]利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)；
[0045]對(duì)所述刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0046]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)包括:
[0047]對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)；
[0048]將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0049]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)包括:
[0050]確定與所述最優(yōu)的肌電信號(hào)功率匹配的周期信號(hào)，將該周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)。
[0051]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述周期信號(hào)的頻率是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上。
[0052]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，在將所述周期信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)采用的放大倍數(shù)G滿(mǎn)足V*G〈R*I，所述V為所述最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度，R為人體等效電阻，所述I為人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度。
[0053]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，該方法還包括:利用九軸傳感器采集用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，在所述確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)進(jìn)一步結(jié)合所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0054]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流包括:
[0055]將所述刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)；
[0056]將所述雙極信號(hào)作為壓控恒流源的輸入信號(hào)，得到壓控恒流源輸出的刺激電流。
[0057]由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明采用“采集-刺激”式的肌電信號(hào)與刺激信號(hào)等效的閉環(huán)肌電刺激方式，基于特定培訓(xùn)對(duì)象動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中最優(yōu)的肌電信號(hào)而進(jìn)行的刺激，使培訓(xùn)對(duì)象的動(dòng)作逐漸趨向于最優(yōu)的方向發(fā)展，本發(fā)明這種循序漸進(jìn)的方式相比較現(xiàn)有技術(shù)中采用固定程式的方式更有助于提高培訓(xùn)效果。另外，發(fā)明并不限制地點(diǎn)和時(shí)間的約束。
【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0058]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的培訓(xùn)輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0059]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的肌電信號(hào)與刺激信號(hào)的周期關(guān)系示意圖；
[0060]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的培訓(xùn)輔助設(shè)備的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的培訓(xùn)輔助設(shè)備的電極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的培訓(xùn)輔助設(shè)備的一種優(yōu)選實(shí)例圖；
[0063]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的培訓(xùn)輔助方法的流程圖；
[0064]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的形成刺激信號(hào)的方法流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0065]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0066]本發(fā)明的核心思想在于，采集用戶(hù)的特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，采用采集等效刺激式的閉環(huán)肌電刺激，即利用采集到的動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)確定出最優(yōu)的肌電信號(hào)，由最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)作用于用戶(hù)的特定部位，達(dá)到增強(qiáng)肌肉記憶的效果，使培訓(xùn)對(duì)象彈奏趨向于其最優(yōu)的方向發(fā)展。
[0067]為了方便理解，首先對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。肌電信號(hào)是一種復(fù)雜的表皮下肌肉活動(dòng)在皮膚表面處的時(shí)間和空間上的綜合結(jié)果。肌電信號(hào)發(fā)源于脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的細(xì)胞體軸突伸展到肌纖維處，經(jīng)終板區(qū)與肌纖維耦合。
[0068]肌電信號(hào)具有以下特征:人體表面肌電信號(hào)非常微弱，從幾微伏到幾毫伏。肌電信號(hào)具有交變性，是一種無(wú)序的交流電壓信號(hào)，它與肌肉沖動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的肌張力大致成比例，不同力度下采集得到的肌電信號(hào)也是不同的。在肌肉持續(xù)變化時(shí)，肌電信號(hào)的均方值也是時(shí)變的，信號(hào)是非平穩(wěn)的，可理解為調(diào)幅噪聲。人體皮膚表面肌電信號(hào)的頻譜范圍為O?1000Hz之間，功率譜的最大頻率隨肌肉而定，通常在10?200Hz之間，肌電信號(hào)的主要能量集中在200Hz以下，肌電信號(hào)低頻特性明顯，頻段固定。
[0069]本發(fā)明的生理學(xué)基礎(chǔ)是:肢體的特定關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)由其對(duì)應(yīng)的肌肉群控制，而皮膚表面的肌電信號(hào)不僅能反映關(guān)節(jié)的伸屈程度，還能實(shí)時(shí)得到手勢(shì)的形狀、位置和運(yùn)動(dòng)信息。目前已有文獻(xiàn)顯示采用肌電信號(hào)采集的方式可以分辨數(shù)十種手勢(shì)動(dòng)作，正確率高于90%。以器樂(lè)彈奏為例，在彈奏過(guò)程中基本是手臂和手指的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，肌電信號(hào)采集可以很好地記錄完整的彈奏過(guò)程。肌電信號(hào)采集可以幫助用戶(hù)記錄彈琴信息，用于進(jìn)行基礎(chǔ)指法的訓(xùn)練、手形訓(xùn)練，同時(shí)涵蓋節(jié)奏，連貫性等諸多要素。由于肌電信號(hào)是來(lái)源于人自身的電信號(hào)，具有直接、自然的特點(diǎn)，從肌肉表面皮膚處所測(cè)的肌電信號(hào)是一種安全的肌電信號(hào)提取方式。
[0070]人體的肌肉是具有記憶效應(yīng)的，同一種動(dòng)作重復(fù)多次之后，肌肉就會(huì)形成條件反射。人體肌肉獲得記憶的速度十分緩慢，但一旦獲得，遺忘的速度也十分緩慢。學(xué)習(xí)器樂(lè)的人都普遍感受到練習(xí)多了熟練了以后好像不要大腦指揮手指，在碰到某個(gè)和弦或者某個(gè)鍵的時(shí)候手指會(huì)自然擺成和弦的形狀或者自然移動(dòng)到鋼琴鍵旁邊，手指似乎是自己在動(dòng)，相比之下，背出和弦的位置或者譜子倒是需要很多時(shí)間，這就說(shuō)明人們的大腦并沒(méi)有記住這些，而是人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)使特定部位的肌肉產(chǎn)生了記憶。
[0071]基于以上理論基礎(chǔ)，本發(fā)明提供的培訓(xùn)輔助設(shè)備可以如圖1中所示，主要包括三個(gè)部分:采集單元00、主控單元10和放電單元20，還可以包括九軸傳感器30和通訊單元40。
[0072]采集單元00負(fù)責(zé)采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，進(jìn)行放大濾波后輸出給主控單元00。主控單元10負(fù)責(zé)根據(jù)采集單元00輸出的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)，并將刺激信號(hào)輸出給放電單元20，由放電單元20根據(jù)刺激信號(hào)形成刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0073]其中采集單元00可以具體包括:檢測(cè)電極01、放大模塊02和濾波模塊03。檢測(cè)電極01接觸皮膚，設(shè)置于用戶(hù)特定部位，該特定部位根據(jù)具體培訓(xùn)項(xiàng)目確定，檢測(cè)電極01可以是一個(gè)以上數(shù)量。例如，如果是鋼琴培訓(xùn)，可以將檢測(cè)電極01設(shè)置于多根手指；如果是球類(lèi)培訓(xùn)，可以將檢測(cè)電極01置于手指、手腕、手臂等處。當(dāng)用戶(hù)在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中，做出連續(xù)動(dòng)作，則電極01能夠采集到用戶(hù)特定部位的肌電信號(hào)，例如用戶(hù)彈奏一段鋼琴，檢測(cè)電極01能夠采集到用戶(hù)手指的肌電信號(hào)。
[0074]放大模塊02負(fù)責(zé)將檢測(cè)電極01采集的肌電信號(hào)進(jìn)行放大處理，由于人體表面的肌電信號(hào)十分微弱，從幾微伏到幾毫伏，因此需要經(jīng)過(guò)放大后肌電信號(hào)才能夠變成一種可測(cè)量和處理的信號(hào)。這里放大模塊02的放大倍數(shù)可以根據(jù)主控單元10處理能力和精度來(lái)確定。
[0075]濾波模塊03負(fù)責(zé)將經(jīng)放大模塊02處理過(guò)的肌電信號(hào)進(jìn)行濾波處理，然后將濾波處理后的肌電信號(hào)輸出給主控單元10。由于肌電信號(hào)是通過(guò)至于皮膚表面檢測(cè)電極01采集到的，采集過(guò)程中容易受到周?chē)h(huán)境的影響，例如電子元器件的固有噪聲、檢測(cè)電極01與皮膚接觸面的移動(dòng)噪聲、電磁輻射引起的環(huán)境噪聲等等，濾波模塊03將這些噪聲進(jìn)行過(guò)濾，通常采用的是帶通濾波的方式。
[0076]需要說(shuō)明的是，一個(gè)檢測(cè)電極01、放大模塊02和濾波模塊03構(gòu)成一個(gè)通道，在采集單元00中可以存在一個(gè)以上的通道，分別采集不同部位的肌電信號(hào)并進(jìn)行放大和濾波后輸出給主控單元10。
[0077]如圖1中所示，主控單元10可以包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC) 11、處理模塊12和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(DAC) 13。其中ADC 11負(fù)責(zé)將采集單元00輸出的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)，然后提供給處理模塊12。
[0078]處理模塊12負(fù)責(zé)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)并提供給DAC 13。處理模塊12會(huì)對(duì)來(lái)自采集單元00的肌電信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)并進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)，例如動(dòng)作的正確度、緊張感、節(jié)奏準(zhǔn)確性等指標(biāo)，具體指標(biāo)可以由具體的培訓(xùn)項(xiàng)目決定。將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)比對(duì)，確定其中最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)。如果確定出的最優(yōu)肌電信號(hào)未發(fā)生改變，則仍采用之前確定出的刺激信號(hào)，如果確定出的最優(yōu)的肌電信號(hào)發(fā)生改變，則利用新的最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)后，替換掉之前確定出的刺激信號(hào)。
[0079]以鋼琴?gòu)椬酁槔?，用?hù)通過(guò)手指的移動(dòng)來(lái)控制彈奏，手指的移動(dòng)主要由前臂的肌肉群來(lái)控制，因此用戶(hù)在彈奏的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)序列，通過(guò)對(duì)肌電信號(hào)序列的分析，提取信號(hào)的時(shí)域和/或頻率特征以進(jìn)行細(xì)粒度的彈奏動(dòng)作分析，從而得到各項(xiàng)指標(biāo)。在標(biāo)準(zhǔn)彈奏狀態(tài)下，用戶(hù)的手臂處于放松狀態(tài)，只有在彈奏的瞬間才會(huì)有肌肉電信號(hào)的產(chǎn)生，通過(guò)算法能夠判斷出肌電信號(hào)的幅度大小以及持續(xù)時(shí)間，進(jìn)一步可以推斷出用戶(hù)彈奏時(shí)的用力程度以及緊張程度，當(dāng)幅度越大或者持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)，表明用戶(hù)處于緊張狀態(tài)。而通過(guò)分析用戶(hù)肌電信號(hào)出現(xiàn)的峰值間隔，可以判斷出用戶(hù)手指彈奏的節(jié)奏，與標(biāo)準(zhǔn)的樂(lè)譜節(jié)奏相比較就可以知道用戶(hù)彈奏節(jié)奏的準(zhǔn)確性；而通過(guò)手指動(dòng)作的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以識(shí)別出用戶(hù)按鍵所使用的手指，即確定出用戶(hù)彈奏的手指序列，并進(jìn)一步分析動(dòng)作的正確性。這里僅僅示意性地對(duì)動(dòng)作各項(xiàng)指標(biāo)的確定做介紹，具體如何確定出動(dòng)作各項(xiàng)指標(biāo)并不是本發(fā)明所限制的重點(diǎn)內(nèi)容。
[0080]下面對(duì)利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)的過(guò)程進(jìn)行描述。由于肌電信號(hào)是一系列動(dòng)作電位的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，無(wú)法恢復(fù)出各肌肉纖維的電位，因此可以采用等效功率的方法，具體就是以功率匹配的周期信號(hào)等效最優(yōu)的肌電信號(hào)，然后將該功率匹配的周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)，該周期信號(hào)可以是正弦波、方波等。可以在固定的采樣頻率下，得到每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)強(qiáng)度，因?yàn)榇碳ば盘?hào)的頻率可能與肌電信號(hào)的頻率不一致，優(yōu)選是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上，因此在每個(gè)采樣點(diǎn)的間隔時(shí)間可以發(fā)射兩個(gè)以上周期的刺激信號(hào)，如圖2中所示。刺激信號(hào)的功率與幅度密切相關(guān)，根據(jù)每一個(gè)周期的最優(yōu)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度等效成對(duì)應(yīng)強(qiáng)度下兩個(gè)周期以上的刺激信號(hào)的幅度。
[0081]另外，由于肌電信號(hào)的微弱性，在進(jìn)行功率等效之后需要一個(gè)放大倍數(shù)，即需要將刺激信號(hào)進(jìn)行固定倍數(shù)的放大。這里的放大倍數(shù)由三種因素決定:人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度1、最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度V以及人體等效電阻R。放大倍數(shù)G只需要滿(mǎn)足以下不等式即可:V*G〈R*I。
[0082]普遍地，人體無(wú)痛感下能接受的刺激電流強(qiáng)度為1mA，采集到的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度為5mV，人體等效電阻取IK Ω，此時(shí)放大倍數(shù)就可以取200。
[0083]然后DAC 13將處理模塊12得到的刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出給放電單元20。
[0084]另外，需要說(shuō)明的是，處理模塊12可以執(zhí)行上述確定最優(yōu)的肌電信號(hào)以及等效出刺激信號(hào)的過(guò)程，還有一種實(shí)現(xiàn)方式，即處理模塊12將采集到的肌電信號(hào)通過(guò)通訊單元40發(fā)送給終端設(shè)備(例如手機(jī)、平板電腦、PC甚至集成電路等)，由終端設(shè)備執(zhí)行上述確定最優(yōu)的肌電信號(hào)以及等效出刺激信號(hào)的過(guò)程，然后將刺激信號(hào)返回給通訊單元40，由通訊單元40提供給處理模塊12。
[0085]還存在一種實(shí)現(xiàn)方式，即處理模塊12利用采集到的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，然后將最優(yōu)的肌電信號(hào)通過(guò)通訊單元40發(fā)送給終端設(shè)備，由終端設(shè)備執(zhí)行上述等效出刺激信號(hào)的過(guò)程，然后將刺激信號(hào)返回給通訊單元40，由通訊單元40提供給處理模塊12。
[0086]另外，九軸傳感器30可以采集到運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。九軸傳感器30由三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器以及三軸磁感應(yīng)傳感器，處理模塊可以將九軸傳感器30采集到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與肌電信號(hào)一同傳輸給終端。九軸傳感器30采集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化為三維空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)位移、實(shí)時(shí)姿態(tài)等，結(jié)合肌電信號(hào)，能夠?yàn)樘幚砟K12分析并確定最優(yōu)的肌電信號(hào)提供必要的動(dòng)態(tài)捕捉信息。
[0087]如圖1中所示，放電單元20可以具體包括正向側(cè)加法器21、壓控恒流源23以及放電電極24。
[0088]正向側(cè)加法器21負(fù)責(zé)將主控單元10輸出的刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)，然后輸出給壓控恒流源23。
[0089]壓控恒流源23用于依據(jù)輸入的雙極信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的刺激電流。壓控恒流源23輸出的刺激電流與負(fù)載電阻無(wú)關(guān)，只與輸入電壓相關(guān)，即輸出的刺激電流由雙極信號(hào)的電壓控制。
[0090]放電電極24將壓控恒流源23輸出的刺激電流作用于用戶(hù)特定部位的皮膚。
[0091]當(dāng)采樣單元00存在N個(gè)通道時(shí)，對(duì)應(yīng)的放電單元20中也存在N個(gè)通道，對(duì)應(yīng)的在主控單元10中也存在N個(gè)DAC 13。采樣單元00與放電單元20的通道——對(duì)應(yīng)，一個(gè)通道的檢測(cè)電極OI與刺激電極24通常設(shè)置于同一用戶(hù)部位。在放電單元20中，每個(gè)通道可以都包括正向側(cè)加法器21、壓控恒流源23以及放電電極24。
[0092]但為了減少正向側(cè)加法器21和DAC 13的數(shù)量，降低成本和體積代價(jià)，可以在放電單元20中設(shè)置多路選擇模塊22，此時(shí)，主控單元10中僅需要一個(gè)DAC 13，且放電單元20中僅需要一個(gè)正向側(cè)加法器21。
[0093]多路選擇模塊22受主控單元10中的處理模塊12的控制進(jìn)行通道選擇，然后將雙極信號(hào)分時(shí)依次發(fā)送到對(duì)應(yīng)的壓控恒流源模塊23。
[0094]由于采集的過(guò)程和放電的過(guò)程是一對(duì)可逆的過(guò)程，因此采集和放電可以采用同一塊電極，也就是說(shuō)，檢測(cè)電極和放電電極可以共用電極，即共同采用一個(gè)差分電極。在此可以將刺激信號(hào)和肌電信號(hào)采用差異頻段，使得采集過(guò)程和放電過(guò)程可以同時(shí)工作。優(yōu)選地，可以使得采集與刺激針對(duì)同一部位的肌肉同時(shí)工作，可以在刺激的同時(shí)完整保存用戶(hù)的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，將刺激信號(hào)的頻率設(shè)定在肌電信號(hào)的頻帶之外，考慮到肌電信號(hào)頻率幾種在10?200Hz之間，因此刺激信號(hào)的頻率應(yīng)小于1Hz或者大于200Hz。由于放電過(guò)程中刺激信號(hào)又需要依照采樣信號(hào)(采集的肌電信號(hào))在每個(gè)采樣點(diǎn)一次放電，同時(shí)考慮濾波部分的截止頻率，刺激信號(hào)應(yīng)選擇為采集的肌電信號(hào)的采樣率的兩倍以上。肌電信號(hào)本身的有效頻率在500Hz以下，采樣率為1000Hz，如果放電過(guò)程的刺激信號(hào)頻率高于2000Hz，在設(shè)備放電的同時(shí)采集皮膚的肌電信號(hào)，因?yàn)V波模塊對(duì)肌電信號(hào)做了帶通濾波，頻帶選擇低于1000Hz，因此可以很好的濾除設(shè)備自身的刺激信號(hào)，不讓采集到的肌電信號(hào)中混入刺激信號(hào)。這種情況下，肌電信號(hào)的采集與刺激信號(hào)就不沖突，達(dá)到了采集與放電同步工作的目的。
[0095]檢測(cè)電極和放電電極共用差分電極時(shí)，培訓(xùn)輔助設(shè)備的優(yōu)選結(jié)構(gòu)可以如圖3中所
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[0096]另外，培訓(xùn)輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以采用模塊化的方式，可以將采集單元及其對(duì)應(yīng)的放電單元集成在一起，檢測(cè)電極和放電電極共用差分電極，即將放大模塊、濾波模塊、壓控恒流源以及差分電極集成在一塊電極板上，主控單元集成在一塊電極板上，這樣主控單元可同時(shí)與多塊電極板通訊，如圖4中所示。
[0097]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖5中所示，上述的放大模塊02可以采用AD8220，AD8220是噪聲較小的運(yùn)算放大器，共模抑制比也較優(yōu)。濾波模塊03可以采用LM358實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二階濾波器，一個(gè)低通濾波器一個(gè)高通濾波器，從而實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的功能。其中低通濾波器的電阻10.7K，電容0.1uf，截止頻率400Hz ;高通濾波器的電阻160K，電容0.1uf，截止頻率1Hz。
[0098]ADC 11可以采用ADS1298的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其具有8通道24位，適用于便攜式設(shè)備。另外，ADS1298包含8個(gè)低噪聲PGA (programmable gain amplifier,可編程增益放大器)，8個(gè)高分辨率同步采樣ADC，每通道的功耗僅為lmW，與分立實(shí)施相比，其功耗降幅高達(dá)95%,從而提高設(shè)備的便攜性。
[0099]處理模塊12可以采用STM32F103，它是一款常用的增強(qiáng)型系列微控制器，內(nèi)核是32位的Cortex-M3，最高工作頻率達(dá)72MHz。STM21F103內(nèi)置雙通道DAC，本發(fā)明中的DAC 13可以?xún)H采用其內(nèi)部一個(gè)DAC實(shí)現(xiàn)。
[0100]九軸傳感器30可以采用MPU-9400，MPU-9400為全球首例九軸運(yùn)動(dòng)感測(cè)追蹤組件，包括三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸磁感應(yīng)傳感器，是低功耗、低成本、高性能的消費(fèi)性電子芯片。MPU-9400包含InvenSense的運(yùn)動(dòng)感測(cè)融合演算與運(yùn)動(dòng)校正。
[0101]為了節(jié)約處理模塊主芯片固件的運(yùn)算壓力，減少指令執(zhí)行數(shù)，通過(guò)使用MPU-9400內(nèi)置的DMP (數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理模塊)處理三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器及三軸磁感應(yīng)傳感器的姿態(tài)融合解算，只需要對(duì)傳感器硬件輸出的機(jī)體姿態(tài)四元數(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換成為歐拉角，即得到機(jī)體在三個(gè)軸向上的姿態(tài)角度，大大節(jié)約了硬件的運(yùn)算資源，提高了系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)利用求解得出的歐拉角，把三軸向的原始加速度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到從機(jī)體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至地理坐標(biāo)系下的三軸向加速度。此時(shí)在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中前手臂運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的三軸向角速度、縱向垂直地面的加速度作為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析依據(jù)，給予用戶(hù)直觀且準(zhǔn)確的動(dòng)作效果。三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器及三軸磁感應(yīng)傳感器的原始數(shù)據(jù)輸出與DMP處理后的融合數(shù)據(jù)輸出接口為I2C (兩線(xiàn)式串行總線(xiàn))，數(shù)據(jù)刷新頻率可達(dá)200Hz，為運(yùn)動(dòng)控制和識(shí)別提供了較高的實(shí)時(shí)性。
[0102]多路選擇模塊22可以采用74LS401，74LS401是8選I的多路選擇器，本發(fā)明實(shí)施例中采用其6個(gè)通道，通過(guò)處理模塊12控制其三線(xiàn)輸入端，選擇輸出通道。多路選擇器模塊22切換延時(shí)低于50ns，相對(duì)于人的肌肉運(yùn)動(dòng)可以忽略不計(jì)，因此多路切換的方案是可行的。
[0103]壓控恒流源23可以采用LT1639，刺激信號(hào)強(qiáng)度最大設(shè)計(jì)為20mA，負(fù)載假設(shè)取IkQ，要求LT1639能提供20V電壓?？紤]到低功耗的要求和參數(shù)要求，以及電路微型化，本實(shí)施例采用LT1639四運(yùn)放芯片。LT1639使用±40V工作電壓，考慮到肌電刺激的微型化、低功耗要求，選用LT1640完成電壓轉(zhuǎn)換。LT1640是Linear公司專(zhuān)為具有350mA電流限制和1.2V至40V輸入電壓范圍的高功率系統(tǒng)設(shè)計(jì)，適合LT1639供電。其輸入低至IV仍可工作，輸出電壓高達(dá)34V。
[0104]通訊單元40可以采用ESP8266，它是一個(gè)完整且自成體系的wifi網(wǎng)絡(luò)解決方案，極大的節(jié)省了體積。
[0105]本發(fā)明提供的上述培訓(xùn)輔助設(shè)備所執(zhí)行的培訓(xùn)輔助方法流程如圖6所示，主要包括以下步驟:
[0106]在步驟601中，采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行放大濾波。
[0107]本步驟由培訓(xùn)輔助設(shè)備的采集單元執(zhí)行，具體參見(jiàn)設(shè)備實(shí)施例中的描述，在此不再贅述。
[0108]在步驟602中，根據(jù)放大濾波后的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)。
[0109]本步驟由培訓(xùn)輔助設(shè)備的主控單元執(zhí)行，具體可以如圖7中所示包括以下子步驟:
[0110]步驟701:將放大濾波后的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)。
[0111]本步驟由培訓(xùn)輔助設(shè)備的主控單元中的ADC執(zhí)行。
[0112]步驟702:對(duì)數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0113]本步驟由主控單元中的處理模塊執(zhí)行，具體地，可以對(duì)數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)，例如動(dòng)作的正確度、緊張感、節(jié)奏準(zhǔn)確性等指標(biāo)，具體指標(biāo)可以由具體的培訓(xùn)項(xiàng)目決定。將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0114]除此之外，還可以進(jìn)一步結(jié)合九軸傳感器采集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
[0115]步驟703:利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)。
[0116]本步驟同樣由主控單元中的處理模塊執(zhí)行，采用功率等效的方式，確定與最優(yōu)的肌電信號(hào)功率匹配的周期信號(hào)，將該周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)。優(yōu)選地，該周期信號(hào)的頻率是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上。
[0117]上述的周期信號(hào)可以是正弦波、方波等?？梢栽诠潭ǖ牟蓸宇l率下，得到每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)強(qiáng)度，因?yàn)榇碳ば盘?hào)的頻率可能與肌電信號(hào)的頻率不一致，優(yōu)選是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上，因此在每個(gè)采樣點(diǎn)的間隔時(shí)間可以發(fā)射兩個(gè)以上周期的刺激信號(hào)。刺激信號(hào)的功率與幅度密切相關(guān)，根據(jù)每一個(gè)周期的最優(yōu)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度等效成對(duì)應(yīng)強(qiáng)度下兩個(gè)周期以上的刺激信號(hào)的幅度。
[0118]在對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，采用的放大倍數(shù)G滿(mǎn)足:V*G〈R*I，其中V為最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度，R為人體等效電阻，I為人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度。
[0119]步驟704:對(duì)刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0120]本步驟由主控單元中的DAC模塊執(zhí)行。
[0121]繼續(xù)參見(jiàn)圖6，在步驟603中，根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流，并將刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0122]本步驟由肌電采集設(shè)備的放電單元執(zhí)行。首先將刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)，然后將雙極信號(hào)作為壓控恒流源的輸入信號(hào)，得到壓控恒流源輸出的刺激電流，最終由放電電極將刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
[0123]本發(fā)明提供的上述培訓(xùn)輔助設(shè)備和培訓(xùn)輔助方法適用于諸如鋼琴、吉他等樂(lè)器培訓(xùn)，也可以適用于諸如高爾夫、網(wǎng)球等運(yùn)動(dòng)類(lèi)培訓(xùn)。
[0124]在本發(fā)明所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式。
[0125]所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
[0126]另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。
[0127]上述以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)的集成的單元，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理模塊(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory, ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory, RAM)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0128]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，該培訓(xùn)輔助設(shè)備包括:采集單元、主控單元和放電單元； 所述采集單元，用于采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，進(jìn)行放大濾波后輸出給所述主控單元； 所述主控單元，用于根據(jù)接收到的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)，并將刺激信號(hào)輸出給所述放電單元； 所述放電單元，用于根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流，并將所述刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述采集單元包括:檢測(cè)電極、放大模塊和濾波模塊； 所述檢測(cè)電極設(shè)置于用戶(hù)特定部位，用于采集用戶(hù)特定部位的肌電信號(hào)并輸出給所述放大模塊； 所述放大模塊，用于將所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出給所述濾波模塊； 所述濾波模塊，用于對(duì)所述放大模塊輸出的肌電信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出給所述主控單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述主控單元包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述采集單元輸出的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)后輸出給所述處理模塊； 所述處理模塊，用于利用接收到的數(shù)字肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)，將刺激信號(hào)輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)接收到的刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出給所述放電單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，該培訓(xùn)輔助設(shè)備還包括:通訊單元; 所述處理模塊在確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:將采集到的肌電信號(hào)通過(guò)所述通訊單元發(fā)送給終端設(shè)備，通過(guò)所述通訊單元獲取由所述終端設(shè)備返回的刺激信號(hào)，所述刺激信號(hào)是所述終端設(shè)備對(duì)采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行分析和比對(duì)確定出最優(yōu)的肌電信號(hào)后利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出的；或者，將采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行分析和比對(duì)后確定出最優(yōu)的肌電信號(hào)，通過(guò)所述通訊單元將所述最優(yōu)的肌電信號(hào)發(fā)送給終端設(shè)備，通過(guò)所述通訊單元獲取由所述終端設(shè)備返回的刺激信號(hào)，所述刺激信號(hào)是所述終端設(shè)備利用所述最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述處理模塊在確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:對(duì)接收到的數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)，將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的比對(duì)，確定其中最優(yōu)的肌電信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述處理模塊在利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效刺激信號(hào)時(shí)，具體執(zhí)行:確定與所述最優(yōu)的肌電信號(hào)功率匹配的周期信號(hào)，將該周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述周期信號(hào)的頻率是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述處理模塊在對(duì)所述周期信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)采用的放大倍數(shù)G滿(mǎn)足V*G〈R*I，所述V為所述最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度，R為人體等效電阻，所述I為人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，該培訓(xùn)輔助設(shè)備還包括:九軸傳感器； 所述九軸傳感器用于采集用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并輸出給所述處理模塊； 所述處理模塊，還用于進(jìn)一步結(jié)合所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述放電單元包括:正向側(cè)加法器、壓控恒流源以及放電電極； 所述正向側(cè)加法器，用于將所述主控單元輸出的刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)，將所述雙極信號(hào)輸出給所述壓控恒流源； 所述壓控恒流源，用于依據(jù)輸入的雙極信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的刺激電流； 所述放電電極，用于將所述壓控恒流源輸出的刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述采集單元和所述放電單元分別存在N個(gè)通道，所述N為大于I的正整數(shù)，且所述采集單元的通道和所述放電單元的通道一一對(duì)應(yīng)； 所述放電單元還包括:多路選擇模塊，用于受所述主控單元的控制進(jìn)行通道選擇，將所述正向側(cè)加法器輸出的雙極信號(hào)分時(shí)依次發(fā)送到對(duì)應(yīng)通道的壓控恒流源模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的培訓(xùn)輔助設(shè)備，其特征在于，所述采集單元中的檢測(cè)電極和所述放電單元中的放電電極可以以頻分的方式共用差分電極。
13.—種培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，該培訓(xùn)輔助方法包括: 采集用戶(hù)特定部位在動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中的肌電信號(hào)，對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大濾波； 根據(jù)放大濾波后的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào); 根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流，并將所述刺激電流作用于用戶(hù)特定部位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，所述根據(jù)放大濾波后的肌電信號(hào)確定最優(yōu)的肌電信號(hào)，利用最優(yōu)的肌電信號(hào)形成刺激信號(hào)包括: 將放大濾波后的肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字肌電信號(hào)； 對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)； 利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)； 對(duì)所述刺激信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)包括: 對(duì)所述數(shù)字肌電信號(hào)進(jìn)行分析，得到本次動(dòng)作的各項(xiàng)指標(biāo)； 將本次動(dòng)作的肌電信號(hào)與以往動(dòng)作的肌電信號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的比對(duì)，確定最優(yōu)的肌電信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，所述利用最優(yōu)的肌電信號(hào)等效出刺激信號(hào)包括: 確定與所述最優(yōu)的肌電信號(hào)功率匹配的周期信號(hào)，將該周期信號(hào)進(jìn)行放大后作為刺激信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，所述周期信號(hào)的頻率是肌電信號(hào)頻率的兩倍以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，在將所述周期信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)采用的放大倍數(shù)G滿(mǎn)足V*G〈R*I，所述V為所述最優(yōu)的肌電信號(hào)的最高強(qiáng)度，R為人體等效電阻，所述I為人體無(wú)痛感下能接收的刺激電流強(qiáng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，該方法還包括:利用九軸傳感器采集用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，在所述確定最優(yōu)的肌電信號(hào)時(shí)進(jìn)一步結(jié)合所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的培訓(xùn)輔助方法，其特征在于，根據(jù)所述刺激信號(hào)形成刺激電流包括: 將所述刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極信號(hào)； 將所述雙極信號(hào)作為壓控恒流源的輸入信號(hào)，得到壓控恒流源輸出的刺激電流。
【文檔編號(hào)】A61N1/36GK104383637SQ201410749425
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】唐宇欣, 閆文聞 申請(qǐng)人:北京銀河潤(rùn)泰科技有限公司