CN107874763A - 一种下肢数据采集*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人体运动状态检测技术领域，具体为一种下肢数据采集***，其能够方便的检测人体步行状态下的下肢状态数据，为后续康复训练提供准确的训练模板，其包括：腰部固定单元，固定于腰部；下肢固定单元，活动连接腰部固定单元，用于和下肢固定；足底压力鞋，用于采集脚底压力信号；物理信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的下肢摆动幅度信号；肌电信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的肌电信号；主控单元，采集接收上述脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号并进行计算处理。
Description
技术领域
本发明涉及人体运动状态检测技术领域，具体为一种下肢数据采集***。
背景技术
受到损伤时，除了前期治疗，后期康复训练也是必不可少的，这样可以大大提高恢复效果和恢复效率。而要达到最佳康复效果，需要对人的运动状态有个详细的了解，比如在正常走路状态下，腿部的摆动幅度，使用多少力来进行行走等，一般做康复训练前这些数据都没有，因此无法给予训练模板进行参照，影响康复效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种下肢数据采集***，其能够方便的检测人体步行状态下的下肢状态数据，为后续康复训练提供准确的训练模板。
其技术方案是这样的：一种下肢数据采集***，其特征在于，其包括：
腰部固定单元，固定于腰部；
下肢固定单元，活动连接腰部固定单元，用于和下肢固定；
足底压力鞋，用于采集脚底压力信号；
物理信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的下肢摆动幅度信号；
肌电信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的肌电信号；
主控单元，采集接收上述脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号并进行计算处理。
其进一步特征在于，所述下肢固定单元包括左肢固定件和右肢固定件，所述左肢固定件和所述右肢固定件均包括铰接的上臂和下臂，所述上臂和所述下臂上安装有绑带，所述上臂与所述腰部固定单元铰接，所述足底压力鞋包括左脚鞋和右脚鞋，所述左脚鞋和所述右脚鞋底部均安装有至少两个压力传感器；
所述肌电信号采集单元包括至少四组表面肌电传感器，贴于大腿的运动相关肌肉位置；
所述主控单元包括通讯连接的上位PC机和下位控制器，所述下位控制器包括采样控制器和信号调理电路，用于采集所述脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号；所述上位PC机用于对采集的信号进行计算处理。
其更进一步特征在于，所述足底压力鞋上安装有加速度传感器；
所述物理信号采集单元包括绝对值编码器，所述绝对值编码器安装于所述上臂和所述下臂的连接处、所述上臂和腰部固定单元的连接处；
所述信号调理电路包括低通滤波器、差分放大电路、阻抗匹配电路、陷波滤波器、带通滤波器、多级放大电路。
采用本发明的***后，穿戴者穿戴完毕后，正常步行，主控单元采集接收脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号并进行计算处理，即可方便得出正常步行状态下下肢运动参数数据，，为后续康复训练提供准确的训练模板。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制原理示意图；
图3为足底压力鞋底部结构示意图；
图4为本发明使用流程示意图；
图5为肌电信号采集位置示意图。
具体实施方式
见图1，图2，图3所示，一种下肢数据采集***，其包括：
腰部固定单元1，固定于腰部；
下肢固定单元，活动连接腰部固定单元1，用于和下肢固定，具体包括左肢固定件2和右肢固定件3，左肢固定件2和右肢固定件3均包括铰接的上臂4和下臂5，上臂4和下臂5上安装有绑带6，上臂5与腰部固定单元1铰接；
足底压力鞋7，用于采集脚底压力信号，包括左脚鞋和右脚鞋，左脚鞋和右脚鞋底部均安装有至少两个压力传感器9，可以方便的测出步行状态下脚底压力及分布；
物理信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的下肢摆动幅度信号，包括四个绝对值编码器8，绝对值编码器8安装于上臂4和下臂5的连接处、上臂4和腰部固定单元1的连接处，步行状态下，通过绝对值编码器8来测出角度，即可测出髋关节和膝关节的摆动幅度；
肌电信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的肌电信号，包括至少四组表面肌电传感器，贴于大腿运动相关的肌肉位置，见图5所示；
主控单元，主控单元包括通讯连接的上位PC机和下位控制器，下位控制器包括采样控制器和信号调理电路，用于采集脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号，上位PC机用于对采集的信号进行计算处理。
物理信号采集单元、肌电信号采集单元、足底压力鞋与主控单元之间可以采用有线连接通讯，也可以采用无线通讯，根据实际需要可以灵活选择。
足底压力鞋上还可安装有加速度传感器，可以测得步行的速度等信息。
信号调理电路包括低通滤波器、差分放大电路、阻抗匹配电路、陷波滤波器、带通滤波器、多级放大电路。
肌电信号处理经过差分放大、陷波、输出匹配、高通、低通、放大共六级信号处理，下肢摆动幅度信号经过电阻采样和输出匹配处理，脚底压力信号经过一级差分放大处理。
本发明中上位PC机主要完成数据的采集、显示，存储，回放，分析，导出等功能；上位PC机与下位控制器之间采用USB接口连接；下位控制器的配置数据由上位PC机下发，配置数据主要包括采样通道，采样频率，数据包格式及大小；下位控制器的启动与停止由上位PC机控制；上位PC机完成数据的采集，显示，归类规范存储；从规范数据中调出存储数据回放显示；将存储数据按照规定格式导出，以便于其他信号分析与处理软件进一步的分析与处理。
本发明具体使用流程如下所述：见图4，
（1）穿戴装置后，***开机，运行程序；
（2）先原地踏步10秒，采集脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号，然后停止，查看检测数据是否有异常
（3）若无异常则继续，穿戴者进行步行或者起坐等动作，采集数据；
（4）查看数据是否有效；
（5）如数据有效，则进行存储数据，输入穿戴者信息，如姓名，体重等。
（6）重复以上步骤，直至所有穿戴者数据信息采集结束。
Claims (7)
1.一种下肢数据采集***，其特征在于，其包括：
腰部固定单元，固定于腰部；
下肢固定单元，活动连接腰部固定单元，用于和下肢固定；
足底压力鞋，用于采集脚底压力信号；
物理信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的下肢摆动幅度信号；
肌电信号采集单元，用于采集穿戴者步行状态下的肌电信号；
主控单元，采集接收上述脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号并进行计算处理。
2.根据权利要求1所述的一种下肢数据采集***，其特征在于，所述下肢固定单元包括左肢固定件和右肢固定件，所述左肢固定件和所述右肢固定件均包括铰接的上臂和下臂，所述上臂和所述下臂上安装有绑带，所述上臂与所述腰部固定单元铰接，所述足底压力鞋包括左脚鞋和右脚鞋，所述左脚鞋和所述右脚鞋底部均安装有至少两个压力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种下肢数据采集***，其特征在于，所述肌电信号采集单元包括至少四组表面肌电传感器，贴于大腿的运动相关肌肉位置。
4.根据权利要求1所述的一种下肢数据采集***，其特征在于，所述主控单元包括通讯连接的上位PC机和下位控制器，所述下位控制器包括采样控制器和信号调理电路，用于采集所述脚底压力信号、下肢摆动幅度信号和肌电信号；所述上位PC机用于对采集的信号进行计算处理。
5.根据权利要求1所述的一种下肢数据采集***，其特征在于，所述足底压力鞋上安装有加速度传感器。
6.所述物理信号采集单元包括绝对值编码器，所述绝对值编码器安装于所述上臂和所述下臂的连接处、所述上臂和腰部固定单元的连接处。
7.所述信号调理电路包括低通滤波器、差分放大电路、阻抗匹配电路、陷波滤波器、带通滤波器、多级放大电路。
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