一种假肢手的身体控制及反馈方法与流程

本发明涉及一种假肢手的身体控制及反馈方法。

背景技术：

1、在假肢技术领域，尤其是针对上肢假肢，即假肢手的控制技术，目前主要依赖于肌电信号和体躯两种方式来控制假肢手，而假肢手反馈则主要依赖与用户的原生视听，或者外置的反馈模块，控制和反馈作为两个独立的模块存在；同时，现有的假肢控制方法存在以下问题：

2、①控制稳定性：肌电信号控制方式容易受到环境干扰，如汗水、肌肉疲劳等，导致控制信号不稳定，进而影响假肢动作的精度和流畅性；此外，对于全臂或肩部以上的截肢者，残肢肌电信号的获取更加困难，使得控制难度进一步增加；体驱控制方式容易收到身体姿势的影响，在不同的身体姿态下无法保证假肢手的稳定控制；②反馈机制的不足：现有假肢的反馈机制主要依赖于视觉和听觉反馈，缺乏触觉、力觉等直接的物理反馈，这使得使用者在操作时缺乏对物体的感知，难以进行精细操作，如区分不同硬度的物体、感知物体的重量等；③适应性：肌电控制方法对使用者的训练要求较高，需要长时间的适应和训练才能熟练操作假肢，且在复杂环境中进行控制时，操作难度显著增加；体驱控制方式对使用者有一定的体力需求，对于身体力量不足的妇女儿童来说，控制具备一定困难；④个性化需求的满足：由于截肢者的情况各不相同，包括截肢部位、残肢条件、个人习惯等，现有假肢技术在满足个性化需求方面存在较大局限性，难以提供高度定制化的解决方案。

3、因此，现有技术在提高假肢手的控制稳定性、反馈效果、适应性和满足个性化需求方面仍有待改善，特别是需要开发更加智能、精准、反馈机制完善的控制方法，以提高假肢手的使用体验和功能恢复效果。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明针对假肢手控制稳定性差、反馈机制不完善、适应性和个性化需求满足不足的问题，提出了一种基于身体控制及反馈的假肢手控制方法，旨在提高假肢手的控制稳定性、反馈效果、适应性和满足个性化需求，尤其适用于上肢截肢者，以改善假肢手的使用体验和功能恢复效果。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：身体控制方法：本发明利用人体肩部的运动作为控制信号源，通过安装在肩部的装置，如角度传感器、力矩传感器等，捕捉人体肩部的运动状态，包括但不限于肩部的旋转角度、运动方向和力矩大小；传感器信号被传输至控制器，控制器通过对信号的分析和处理，识别出肩部的动态信息，进而根据预设的控制逻辑，将这些信息转换为对假肢手的控制指令；例如，控制器根据肩部的旋转角度，控制假肢手的开合程度；根据肩部的力矩大小，调节假肢手的抓握力。

5、智能反馈机制：本发明引入了智能反馈机制，以增强假肢手的自然操作感；当假肢手进行操作时，例如抓取物体，其内部的传感器(如压力传感器、触觉传感器)将实时捕捉到的物体特性(如硬度、形状)和假肢手的运动状态(如抓握力、速度)，并将这些信息反馈给控制器；控制器根据反馈信息，调节电机输出转矩，从而模拟真实手部操作时的触觉反馈，如调整抓握力以适应不同硬度的物体，或根据物体重量和形状调节手指的压力分布，实现更加自然的抓取和操控。

6、自适应控制算法：为提高假肢手的适应性，本发明采用了自适应控制算法，使假肢手能够根据用户的个体差异(如截肢部位、肌肉力量)和环境变化(如操作物体的特性)自动调整控制参数；例如，在不同姿势下，控制器能够自适应调节传速比区间，确保假肢手的动作与肩部运动的比例关系一致，以提高控制的自然度、精确度和稳定性。

7、通过上述技术方案，本发明的假肢手控制方法相比现有技术具有以下显著优点：

8、1、提高了控制精度和自然度：利用人体肩部运动作为控制信号，克服了肌电信号控制的不稳定性，提高了假肢手动作的精度和流畅性，尤其适用于全臂或肩部以上截肢者；

9、2、完善了反馈机制：引入智能反馈机制，使假肢手能够提供触觉、力觉等物理反馈，增强了使用者对物体的感知，提高了操作的精细度和自然感；

10、3、增强了适应性和操作的简便性：自适应控制算法实现了假肢手对个体差异和环境变化的自动调整，降低了操作难度，提高了适应性；

11、4、满足了个性化需求：个性化定制功能使得假肢手能够更好地适应不同用户的具体需求，提高了用户的满意度和假肢手的使用效率。

12、综上所述，本发明提出的假肢手控制方法，不仅显著提高了假肢手的控制精度、反馈效果和适应性，还满足了个性化需求，为截肢者提供了更加智能化、精准化和人性化的假肢解决方案，极大地改善了使用者的体验和功能恢复效果。

技术特征：

1.一种假肢手的身体控制及反馈方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器能够根据人体肩部状态的识别结果自适应地调节传速比，以控制假肢手。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器能够根据假肢手的运动状态调节传力比，以提供给人体相应的反馈信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器具备自学习能力，能够根据用户的使用习惯自动优化控制参数。

5.一种实现权利要求1至4任一项所述方法的假肢手的身体控制及反馈系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器包括自适应控制单元和力反馈单元，分别用于调节传速比和传力比。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步包括自学习模块，用于根据用户的使用习惯自动优化控制参数。

8.一种假肢手，其特征在于，采用权利要求1至4任一项所述的身体控制及反馈方法进行控制。

9.一种使用假肢手的方法，其特征在于，包括使用权利要求1至4任一项所述的身体控制及反馈方法进行操作。

10.一种假肢手的控制方法，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的身体控制及反馈方法的步骤。

技术总结本发明涉及一种假肢手的身体控制及反馈方法，由电机背带识别肩部运动，控制器通过识别电机背带上的传感器数据确定人体肩部状态，从而控制假肢手的的运动，同时控制器根据假肢手的状态信息调节电机输出转矩，从而给予人体反馈。上述的假肢手的身体控制及反馈方法，不仅能识别人体姿态信息，而且能够根据不同的人体姿态来自适应地调节传速比控制假肢手，同时能够根据假肢手的运动状态调节传力比给人体提供反馈信息，达到了假肢手控制中的姿势稳定性和抓取反馈的要求，实现了假肢手控制反馈一体化和假肢手控制中的人机反馈闭环，此外，还提供了一种假肢手的身体控制及反馈的算法。技术研发人员：戴俊发,胡旭晖,陈知诣受保护的技术使用者：戴俊发技术研发日：技术公布日：2024/9/26