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Title:
METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR ASSISTING IN COLLABORATIVE REHABILITATION OF BILATERAL LIMBS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/061162
Kind Code:
A1
Abstract:
A method, device and system for assisting in collaborative rehabilitation of bilateral limbs. The method comprises: step I (S11), obtaining an electromyographic signal of a limb to be rehabilitated (S201), and determining whether a user actively conducts a limb motion according to the electromyographic signal (S203); step II (S12, S204), if yes, comparing the electromyographic signal with a pre-stored motion signal, and determining a motion type of the current limb motion of the user according to the comparison result; step III (S13, S205), generating a first control instruction corresponding to the motion type, and controlling, according to the first control signal, a limb fixing support of a rehabilitation system to conduct a mechanical motion corresponding to the motion type; step IV (S207), further sending a start instruction to a neuromuscular electrical stimulation unit of the rehabilitation system so as to control the neuromuscular electrical stimulation unit to output an electrical signal with set strength to stimulate the limb to be rehabilitated; moreover, sending a second control instruction to the limb on the opposite side by means of a control handle, the second control instruction being adapted to work in concert with the first control instruction to complete a training task on a PC. According to the method, limb rehabilitation training can be conducted in combination with the active consciousness of users, and the method is beneficial to improvement of the training effect.

Inventors:
MIAO JI (CN)
XIONG XIAOMING (CN)
XIE ZHIGANG (CN)
HU XIAOLING (CN)
WANG MIN (CN)
LIU XUZHAO (CN)
LIU TAI (CN)
Application Number:
PCT/CN2017/104020
Publication Date:
April 04, 2019
Filing Date:
September 28, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BIOHOP MEDICAL TECH CO LTD (CN)
International Classes:
A61H1/02
Foreign References:
CN107510576A2017-12-26
CN101874758A2010-11-03
CN106389068A2017-02-15
CN102716000A2012-10-10
CN105477784A2016-04-13
CN106618957A2017-05-10
US5112296A1992-05-12
DE19702406A11998-07-30
Attorney, Agent or Firm:
ADVANCE CHINA IP LAW OFFICE (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种辅助双侧肢体协同康复的方法, 其特征在于, 包括:

获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢体动作; 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动 作的动作类型;

生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统的肢体 固定支架做出与所述动作类型对应的机械运动;

所述辅助双侧肢体协同康复的方法还包括:

获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号; 根据所述手柄操作信号生成对应的第二操控 指令, 根据所述第二操控信号控制康复系统的肢体固定支架做出与所述手柄操作信号对应的 机械运动;

在控制康复系统的肢体固定支架做出对应的机械运动之后, 还包括:

向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启动指令, 以控制所述神经肌肉电刺激单元输出 设定强度的电信号刺激待康复肢体。

2、 根据权利要求 1所述的辅助双侧肢体协同康复的方法, 其特征在于, 根据所述肌电信 号判断用户是否主动进行肢体动作之前, 还包括: 对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大 和 /或模数转换处理;

和 /或,

生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统的肢体 固定支架做出与所述动作类型对应的机械运动, 包括:

生成与所述动作类型对应的第一操控指令,向康复系统的控制器发送所述第一操控指令, 通过所述控制器控制对应的电机按照设定的速度和角度进行运作, 通过所述电机带动肢体固 定支架做出与所述动作类型对应的机械运动;

和 /或,

所述预存的动作信号包括伸展动作信号、收屈动作信号以及扭动动作信号中的至少一种。

3、 一种辅助双侧肢体协同康复的装置, 其特征在于, 包括:

肌电信号判断模块, 用于获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否 主动进行肢体动作;

动作类型识別模块, 用于若肌电信号判断模块的上述检测结果为是, 将所述肌电信号与 预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动作的动作类型;

第一康复控制模块, 用于生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控 信号控制康复系统的肢体固定支架做出与所述动作类型对应的机械运动;

第二康复控制模块, 用于获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号; 根据所述手柄操作 信号生成对应的第二操控指令, 根据所述第二操控信号控制康复系统的肢体固定支架做出与 所述手柄操作信号对应的机械运动;

以及, 刺激控制模块, 用于向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启动指令, 以控制所 述神经肌肉电刺激单元输出设定强度的电信号刺激待康复肢体。 4、一种辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 包括: 控制器、 神经肌肉电刺激单 元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架、 PC机和手柄;

所述神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架分別与所述控制器连接, 所述手柄连接 PC机, 所述 PC机连接所述控制器;

所述肌电信号检测单元, 用于采集待康复肢体的肌电信号, 并将采集到的肌电信号发送 给控制器;

所述控制器, 用于对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换处理, 并将处 理后的肌电信号发送给 PC机;

所述 PC 机, 用于接收待康复肢体的肌电信号, 并根据所述肌电信号判断用户是否主动 进行肢体动作, 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户 当前肢体动作的动作类型; 以及生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 向控制器发送所 述第一操控指令;

所述控制器, 还用于根据所述第一操控指令控制肢体固定支架做出与所述动作类型对应 的机械运动;

所述手柄, 用于检测用户的手柄操作信号, 在检测到手柄操作信号时, 将所述手柄操作 信号发送给 PC机;

所述 PC 机, 还用于根据所述手柄操作信号生成对应的第二操控指令, 向所述控制器发 出所述第二操控信号;

所述控制器, 还用于根据所述第二操控信号控制肢体固定支架做出与所述手柄操作信号 ;†应的机 f戒运动;

所述控制器, 还用于控制神经肌肉电刺激单元的开启 /关闭, 所述神经肌肉电刺激单元在 启动状态下周期性输出设定强度的电信号以刺激待康复肢体。

5、 根据权利要求 4所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 所述肌电信号检 测单元, 包括依次连接的输入接口、 集成差分运放单元、 运算放大单元和输出接口, 所述输 入接口包括两个信号口, 所述集成差分运放单元包括两个信号输入端和一个信号输出端, 所 述输入接口的两个信号口分別连接所述集成差分运放单元的两个信号输入端;

由所述输入接口输入的两个肌电信号, 先经过所述集成差分运放单元进行差分放大, 然 后经过所述运算放大单元进行电压放大, 最后通过所述输出接口输出。

6、 根据权利要求 5所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 所述运算放大单 元包括四个信号输入端和两个信号输出端, 其中, 第一信号输入端、 第二信号输入端以及第 一信号输出端构成第一放大电路, 第三信号输入端、 第四信号输入端以及第二信号输出端构 成第二放大电路;

所述第一放大电路和所述第二放大电路相互独立的对输入的肌电信号进行电压放大, 并 相互独立的输出电压放大后的肌电信号给对应的输出接口。

7、 根据权利要求 6所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于,

所述集成差分运放单元包括: 第一差动运放芯片以及电阻 R1;

第一差动运放芯片的第一输入引脚、 第二输入引脚分別连接所述集成差分运放单元的两 个信号输入端, 第一差动运放芯片的电源正端连接供电电源端, 第一差动运放芯片的电源负 端连接 G D, 第一差动运放芯片的第一 RG引脚通过电阻 R1连接第二 RG引脚; 第一差动 运放芯片的参考电压端连接参考地;

所述运算放大单元包括运算放大器 U4 ; 运算放大器 U4 的电源正端连接供电电源端, 运 算放大器 U4 的电源负端连接 G D, 运算放大器 U4 的第一输入引脚连接所述第一差动运放 芯片的输出引脚 ,运算放大器 U4 的第二输入引脚连接所述第一差动运放芯片的参考电压端 运算放大器 U4 的第一输出引脚连接一输出接口; 运算放大器 U4 的第三输入引脚、 第四输 入引脚、 第二输出引脚均空置。

8、如权利要求 4所述的辅助双侧肢体协同康复的系统,其特征在于,还包括 USB电路, 所述 USB电路与所述控制器连接,

所述 USB电路包括: 一个 USB HUB模块和至少两个 USB功能模块; 所述 USB HUB模 块连接分別与所述至少两个 USB功能模块连接, 所述 USB HUB模块还用于连接外部 PC的 USB接口;

其中, 所述至少两个 USB功能模块包括: USB转 RS232模块、 USB转 RS485模块以及 预留 USB主机接口模块。

9、 如权利要求 8所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 所述 USB HUB模 块包括: USB HUB芯片 U20、接口 P24、 电容 C76、 C77、 C78、 C82、 C83、 C84、 C85、 C86、 C80, 电阻 R73、 R82、 R77、 R79、 R80、 R105, 发光二极管 D20, 电感 L40, 以及晶振 Y2;

USB HUB芯片 U20 的三个 AVDD脚分別通过电容 C76、电容 C77、电容 C82连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚通过电容 C85连接 G D, USB HUB芯片 U20 的 V33脚通 过电感 L40连接 3.3VGL端, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚还分別连接电容 C86—端、 3.3VGL端、 电阻 R77—端、 电阻 R79—端, 电容 C86另一端连接 GND, 电阻 R77另一端连 接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚, 电阻 R79另一端连接发光二极管 D20正极, 发光二极 管 D20负极连接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚; USB HUB芯片 U20 的 V5脚连接第一 USBV5端、 电容 C80—端、 电阻 R80—端, 电容 C80另一端连接 GND, 电阻 R80另一端分 別连接电阻 R105—端、 USB HUB芯片 U20 的 PSELF脚,电阻 R105另一端连接 GND ; USB HUB芯片 U20 的 XI脚连接晶振 Y2一端、 电容 C78—端, USB HUB芯片 U20 的 X2脚连 接晶振 Y2另一端、电容 C83—端,电容 C78另一端、电容 C83另一端均连接 G D, USB HUB 芯片 U20 的 RREF脚通过电阻 R73连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 RST脚连接电容 C84 一端、 电阻 R82—端, 电阻 R82另一端连接第一 USB5V端, 电容 C84另一端连接 G D ; USB HUB芯片 U20 的 DM0脚、 DP0脚分別连接接口 P24的管脚 2、 管脚 3, USB HUB芯 片 U20 的 DM1脚、 DPI脚分別连接 USB转 RS232模块的 DM232信号端、 DP232信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM2脚、 DP2脚分別连接 USB转 RS485模块的 DM485信号端、 DP485 信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM3脚、 DP3脚、 DM4脚、 DP4脚均连接预留 USB主机接 口模块;

所述 USB HUB模块还包括: 第一匹配电路, 第二匹配电路, 电感 L36, 电容 C65、 C66、 二极管 D22、 D23 ; 接口 P24的管脚 2通过第一匹配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DM0脚, 接口 P24的 管脚 3通过第二匹配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DP0脚; 接口 P24的管脚 1连接电感 L36—端, 电感 L36另一端分別连接电容 C65—端、 电容 C66—端、 第一 USB5V端, 电容 C65另一端、 电容 C66另一端均连接 GND ; 接口 P24的管脚 2还连接二极管 D22负极, 二 极管 D22正极连接二极管 D23正极, 二极管 D23 负极连接接口 P24的管脚 3, 二极管 D22 正极还连接 G D,接口 P24的管脚 4连接 G D,接口 P24的管脚 5、 管脚 6均连接 EGND。

10、 如权利要求 4至 9任一所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 还包括 电源电路, 所述控制器、 神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架分別与所 述电源电路连接;

所述电源电路包括: 输入模块、 第一管理模块和第二管理模块; 所述输入模块的输入端 连接电源,所述输入模块的输出端分別连接第一管理模块的输入端、第二管理模块的输入端; 第一管理模块包括第一滤波电路和第一电压转换电路; 第一滤波电路的输入端连接第一 管理模块的输入端, 第一滤波电路的输出端连接第一电压转换电路的输入端, 所述第一滤波 电路的输出端还连接驱动电机的供电端, 第一电压转换电路的输出端连接第一类系统负荷; 第二管理模块包括第二滤波电路、 第二电压转换电路和第三电压转换电路; 第二滤波电 路的输入端连接第二管理模块的输入端, 第二滤波电路的输出端分別连接神经肌肉电刺激单 元的供电端 VCC、 第二电压转换电路的输入端, 第二电压转换电路的输出端连接第三电压转 换电路的输入端; 所述第二电压转换电路的输出端还连接第二类系统负荷, 第三电压转换电 路的输出端连接第三类系统负荷; 其中, 所述第二电压转换电路的输出电压和第三电压转换 电路的输出电压不同。

11、 如权利要求 10所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 所述神经肌肉电 刺激单元包括依次连接的单片机、 电信号调节模块和输出接口, 所述电信号调节模块包括电 流调节电路和电压调节电路;

所述单片机输出 PWM信号和控制信号, 所述电流调节电路接收所述 PWM信号和控制 信号, 对所述 PWM信号进行电流放大, 将电流放大后的 PWM信号输送至电压调节电路进 行电压放大, 最后通过所述输出接口输出;

其中, 所述电流调节电路包括驱动芯片, 所述电压调节电路包括第一可调变压器和第二 可调变压器;

所述驱动芯片的第一输入脚 IN1、 第二输入脚 IN2分別连接单片机的第一 PWM信号输 出脚 RA0、 第二 PWM信号输出脚 RA1; 所述驱动芯片的第三输入脚 IN3、 第四输入脚 IN4 分別连接单片机的第三 PWM信号输出脚 RA2、 第四 PWM信号输出脚 RA3;

由所述驱动芯片的第一输入脚 IN1、 第二输入脚 IN2输入的 PWM信号, 通过驱动芯片 的第一输出脚 OUT1和第二输出脚 OUT2输出至第一可调变压器; 由所述驱动芯片的第三输 入脚 IN3、 第四输入脚 IN4输入的 PWM信号, 通过驱动芯片的第三输出脚 OUT3和第四输 出脚 OUT4输出至第二可调变压器; 第一可调变压器、 第二可调变压器分別与一个输出接口 连接;

所述驱动芯片的公共端 G D均连接单片机的控制信号输出脚 RE0 ; 所述单片机输出的 控制信号用于对所述驱动芯片的通电时间占空比进行控制, 通过通电时间占空比的调节改变 所述驱动芯片输出的 PWM信号的电流大小。

12、 如权利要求 11所述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 其特征在于, 所述电流调节电 路还包括第一隔离电路和第二隔离电路; 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚 分別通过第一隔离电路、 第二隔离电路连接 PCB板的 VCC端;

所述电流调节电路还包括第一电容 C33和第二电容 C24 ; 所述驱动芯片的第一电源输入 脚、 第一电源输入脚分別通过第一电容 C33、 第二电容 C24连接 PCB板的 GND端;

所述电流调节电路还包括第一电阻 R5、 第二电阻 R15、 第三电阻 R6和第四电阻 R16 ; 所述驱动芯片的第一输入脚 IN1通过第一电阻 R5连接单片机的第一 PWM信号输出脚 RA0 ; 所述驱动芯片的第二输入脚 IN2通过第二电阻 R15连接单片机的第二 PWM信号输出 脚 RA1 ; 所述驱动芯片的第三输入脚 IN3通过第三电阻 R16连接单片机的第三 PWM信号输 出脚 RA2; 所述驱动芯片的第四输入脚 IN4通过第四电阻 R16连接单片机的第四 PWM信号 输出脚 RA3 ;

所述电流调节电路还包括第五电阻 R12 ;所述驱动芯片的公共端 GND通过第五电阻 R12 连接单片机的控制信号输出脚 RE0;

所述电流调节电路还包括第六电阻 R8 ;所述驱动芯片的公共端 GND还通过第六电阻 R8 连接 PCB板的 GND端;

所述电流调节电路包括至少两个电信号调节模块; 且每个电信号调节模块分別对应两个 输出接口, 每个电信号调节模块对应的两个输出接口输出的 PWM信号反相。

13、 一种计算机设备, 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序, 其特征在于, 所述处理器执行所述程序时实现权利要求 1或 2任一所述方法的步 骤。

Description:
辅助双側肢体协同康复的方法、 装置及系统 技术领域

本发明涉及控制技术领域, 特別是涉及辅助双侧肢体协同康复的方法、 装置及系统。 背景技术

肢体康复系统一般与 PC 连接使用, 通过产生一定强度的脉冲电流来刺激患侧肢体 的一 組或多組肌肉, 诱发肌肉运动或模拟正常的肢体动作, 以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群 功能的目的。 但是, 功能性电刺激系统产生的诱发动作很难进行过 程控制, 如速度和运动轨 迹等。 而且, 现有肢体康复系统只能单纯的对用户进行被动 式训练, 在无用户意识参与的情 况下机械的进行肢体的伸屈运动, 不能够由用户主动意识驱动实现肢体康复训练 , 因此康复 效果有待提高。 发明内容

基于此, 本发明提供了辅助双侧肢体协同康复的方法、 装置及系统, 能够结合用户主动 意识, 并利用多通道电刺激和机械辅助支架, 对双侧肢体进行相协调的康复训练, 有利于提 升训练效果。

本发明提供:

一种辅助双侧肢体协同康复的方法, 包括:

获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢体 动作; 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动 作的动作类型;

生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统的肢体 固定支架做出与所述动作类型对应的机械运动 ;

所述辅助双侧肢体协同康复的方法还包括:

获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号根据 所述手柄操作信号生成对应的第二操控指 令, 根据所述第二操控信号控制康复系统的肢体固 定支架做出与所述手柄操作信号对应的机 械运动;

在控制康复系统的肢体固定支架做出对应的机 械运动之后, 还包括:

向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启动指 令, 以控制所述神经肌肉电刺激单元输出 设定强度的电信号刺激待康复肢体。

可选地, 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢体 动作之前, 还包括:

对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换处理;

和 /或,

生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统的肢体 固定支架做出与所述动作类型对应的机械运动 , 包括:

生成与所述动作类型对应的第一操控指令,向 康复系统的控制器发送所述第一操控指令, 通过所述控制器控制对应的电机按照设定的速 度和角度进行运作, 通过所述电机带动肢体固 定支架做出与所述动作类型对应的机械运动;

和 /或,

所述预存的动作信号包括伸展动作信号、收屈 动作信号以及扭动动作信号中的至少一种。 一种辅助双侧肢体协同康复的装置, 包括:

肌电信号判断模块, 用于获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否 主动进行肢体动作;

动作类型识別模块, 用于若肌电信号判断模块的上述检测结果为是 , 将所述肌电信号与 预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动作的动作类 型;

第一康复控制模块, 用于生成与所述动作类型对应的第一操控指令 , 根据所述第一操控 信号控制康复系统的肢体固定支架做出与所述 动作类型对应的机械运动;

第二康复控制模块, 用于获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号 ; 根据所述手柄操作 信号生成对应的第二操控指令, 根据所述第二操控信号控制康复系统的肢体固 定支架做出与 所述手柄操作信号对应的机械运动;

以及, 刺激控制模块, 用于向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启 动指令, 以控制所 述神经肌肉电刺激单元输出设定强度的电信号 刺激待康复肢体。

一种辅助双侧肢体协同康复的系统, 包括: 控制器、 神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检 测单元、 肢体固定支架、 PC机和手柄;

所述神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架分別与所述控制器连接, 所述手柄连接 PC机, 所述 PC机连接所述控制器;

所述肌电信号检测单元, 用于采集待康复肢体的肌电信号, 并将采集到的肌电信号发送 给控制器;

所述控制器, 用于对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换处理, 并将处 理后的肌电信号发送给 PC机;

所述 PC 机, 用于接收待康复肢体的肌电信号, 并根据所述肌电信号判断用户是否主动 进行肢体动作, 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户 当前肢体动作的动作类型; 以及生成与所述动作类型对应的第一操控指令 , 向控制器发送所 述第一操控指令;

所述控制器, 还用于根据所述第一操控指令控制肢体固定支 架做出与所述动作类型对应 的机 ^戒运动;

所述手柄, 用于检测用户的手柄操作信号, 在检测到手柄操作信号时, 将所述手柄操作 信号发送给 PC机;

所述 PC 机, 还用于根据所述手柄操作信号生成对应的第二 操控指令, 向所述控制器发 出所述第二操控信号;

所述控制器, 还用于根据所述第二操控信号控制肢体固定支 架做出与所述手柄操作信号!于应的机 ^戒运动;

所述控制器, 还用于控制神经肌肉电刺激单元的开启 /关闭, 所述神经肌肉电刺激单元在 启动状态下周期性输出设定强度的电信号以刺 激待康复肢体。

可选地, 所述肌电信号检测单元, 包括依次连接的输入接口、 集成差分运放单元、 运算 放大单元和输出接口, 所述输入接口包括两个信号口, 所述集成差分运放单元包括两个信号 输入端和一个信号输出端, 所述输入接口的两个信号口分別连接所述集成 差分运放单元的两 个信号输入端;

由所述输入接口输入的两个肌电信号, 先经过所述集成差分运放单元进行差分放大, 然 后经过所述运算放大单元进行电压放大, 最后通过所述输出接口输出。

可选地, 所述运算放大单元包括四个信号输入端和两个 信号输出端, 其中, 第一信号输 入端、 第二信号输入端以及第一信号输出端构成第一 放大电路, 第三信号输入端、 第四信号 输入端以及第二信号输出端构成第二放大电路 ;

所述第一放大电路和所述第二放大电路相互独 立的对输入的肌电信号进行电压放大, 并 相互独立的输出电压放大后的肌电信号给对应 的输出接口。

可选地, 所述集成差分运放单元包括: 第一差动运放芯片以及电阻 R1 ;

第一差动运放芯片的第一输入引脚、 第二输入引脚分別连接所述集成差分运放单元 的两 个信号输入端, 第一差动运放芯片的电源正端连接供电电源端 , 第一差动运放芯片的电源负 端连接 G D, 第一差动运放芯片的第一 RG引脚通过电阻 R1连接第二 RG引脚; 第一差动 运放芯片的参考电压端连接参考地;

所述运算放大单元包括运算放大器 U4 ; 运算放大器 U4 的电源正端连接供电电源端, 运 算放大器 U4 的电源负端连接 G D, 运算放大器 U4 的第一输入引脚连接所述第一差动运放 芯片的输出引脚 ,运算放大器 U4 的第二输入引脚连接所述第一差动运放芯片的 参考电压端 运算放大器 U4 的第一输出引脚连接一输出接口; 运算放大器 U4 的第三输入引脚、 第四输 入引脚、 第二输出引脚均空置。

可选地, 还包括 USB电路, 所述 USB电路与所述控制器连接,

所述 USB电路包括: 一个 USB HUB模块和至少两个 USB功能模块; 所述 USB HUB模 块连接分別与所述至少两个 USB功能模块连接, 所述 USB HUB模块还用于连接外部 PC的 USB接口;

其中, 所述至少两个 USB功能模块包括: USB转 RS232模块、 USB转 RS485模块以及 预留 USB主机接口模块。

可选地, 所述 USB HUB模块包括: USB HUB芯片 U20、 接口 P24、 电容 C76、 C77、 C78、 C82、 C83、 C84、 C85、 C86、 C80, 电阻 R73、 R82、 R77、 R79、 R80、 R105, 发光二 极管 D20, 电感 L40, 以及晶振 Y2;

USB HUB芯片 U20 的三个 AVDD脚分別通过电容 C76、电容 C77、电容 C82连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚通过电容 C85连接 G D, USB HUB芯片 U20 的 V33脚通 过电感 L40连接 3.3VGL端, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚还分別连接电容 C86—端、 3.3VGL端、 电阻 R77—端、 电阻 R79—端, 电容 C86另一端连接 GND, 电阻 R77另一端连 接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚, 电阻 R79另一端连接发光二极管 D20正极, 发光二极 管 D20负极连接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚; USB HUB芯片 U20 的 V5脚连接第一 USBV5端、 电容 C80—端、 电阻 R80—端, 电容 C80另一端连接 GND, 电阻 R80另一端分 別连接电阻 R105—端、 USB HUB芯片 U20 的 PSELF脚,电阻 R105另一端连接 GND ; USB HUB芯片 U20 的 XI脚连接晶振 Y2一端、 电容 C78—端, USB HUB芯片 U20 的 X2脚连 接晶振 Y2另一端、电容 C83—端,电容 C78另一端、电容 C83另一端均连接 G D, USB HUB 芯片 U20 的 RREF脚通过电阻 R73连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 RST脚连接电容 C84 一端、 电阻 R82—端, 电阻 R82另一端连接第一 USB5V端, 电容 C84另一端连接 G D ; USB HUB芯片 U20 的 DM0脚、 DP0脚分別连接接口 P24的管脚 2、 管脚 3, USB HUB芯 片 U20 的 DM1脚、 DPI脚分別连接 USB转 RS232模块的 DM232信号端、 DP232信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM2脚、 DP2脚分別连接 USB转 RS485模块的 DM485信号端、 DP485 信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM3脚、 DP3脚、 DM4脚、 DP4脚均连接预留 USB主机接 口模块;

所述 USB HUB模块还包括: 第一匹配电路, 第二匹配电路, 电感 L36, 电容 C65、C66、 二极管 D22、 D23 ;

接口 P24的管脚 2通过第一匹配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DM0脚, 接口 P24的 管脚 3通过第二匹配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DP0脚; 接口 P24的管脚 1连接电感 L36—端, 电感 L36另一端分別连接电容 C65—端、 电容 C66—端、 第一 USB5V端, 电容 C65另一端、 电容 C66另一端均连接 GND ; 接口 P24的管脚 2还连接二极管 D22负极, 二 极管 D22正极连接二极管 D23正极, 二极管 D23 负极连接接口 P24的管脚 3, 二极管 D22 正极还连接 G D,接口 P24的管脚 4连接 G D,接口 P24的管脚 5、 管脚 6均连接 EGND。

可选地, 还包括电源电路, 所述控制器、 神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢 体固定支架分別与所述电源电路连接;

所述电源电路包括: 输入模块、 第一管理模块和第二管理模块; 所述输入模块的输入端 连接电源,所述输入模块的输出端分別连接第 一管理模块的输入端、第二管理模块的输入端 ; 第一管理模块包括第一滤波电路和第一电压转 换电路; 第一滤波电路的输入端连接第一 管理模块的输入端, 第一滤波电路的输出端连接第一电压转换电路 的输入端, 所述第一滤波 电路的输出端还连接驱动电机的供电端, 第一电压转换电路的输出端连接第一类系统负 荷; 第二管理模块包括第二滤波电路、 第二电压转换电路和第三电压转换电路; 第二滤波电 路的输入端连接第二管理模块的输入端, 第二滤波电路的输出端分別连接神经肌肉电刺 激单 元的供电端 VCC、 第二电压转换电路的输入端, 第二电压转换电路的输出端连接第三电压转 换电路的输入端; 所述第二电压转换电路的输出端还连接第二类 系统负荷, 第三电压转换电 路的输出端连接第三类系统负荷; 其中, 所述第二电压转换电路的输出电压和第三电压 转换 电路的输出电压不同。

可选地,所述神经肌肉电刺激单元包括依次连 接的单片机、电信号调节模块和输出接口, 所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压 调节电路;

所述单片机输出 PWM信号和控制信号, 所述电流调节电路接收所述 PWM信号和控制 信号, 对所述 PWM信号进行电流放大, 将电流放大后的 PWM信号输送至电压调节电路进 行电压放大, 最后通过所述输出接口输出; 其中, 所述电流调节电路包括驱动芯片, 所述电压调节电路包括第一可调变压器和第二 可调变压器;

所述驱动芯片的第一输入脚 IN1、 第二输入脚 IN2分別连接单片机的第一 PWM信号输 出脚 RA0、 第二 PWM信号输出脚 RA1; 所述驱动芯片的第三输入脚 IN3、 第四输入脚 IN4 分別连接单片机的第三 PWM信号输出脚 RA2、 第四 PWM信号输出脚 RA3 ;

由所述驱动芯片的第一输入脚 IN1、 第二输入脚 IN2输入的 PWM信号, 通过驱动芯片 的第一输出脚 OUT1和第二输出脚 OUT2输出至第一可调变压器; 由所述驱动芯片的第三输 入脚 IN3、 第四输入脚 IN4输入的 PWM信号, 通过驱动芯片的第三输出脚 OUT3和第四输 出脚 OUT4输出至第二可调变压器; 第一可调变压器、 第二可调变压器分別与一个输出接口 连接;

所述驱动芯片的公共端 G D均连接单片机的控制信号输出脚 RE0 ; 所述单片机输出的 控制信号用于对所述驱动芯片的通电时间占空 比进行控制, 通过通电时间占空比的调节改变 所述驱动芯片输出的 PWM信号的电流大小。

可选地, 所述电流调节电路还包括第一隔离电路和第二 隔离电路; 所述驱动芯片的第一 电源输入脚、第一电源输入脚分別通过第一隔 离电路、第二隔离电路连接 PCB板的 VCC端; 所述电流调节电路还包括第一电容 C33和第二电容 C24 ; 所述驱动芯片的第一电源输入 脚、 第一电源输入脚分別通过第一电容 C33、 第二电容 C24连接 PCB板的 GND端;

所述电流调节电路还包括第一电阻 R5、 第二电阻 R15、 第三电阻 R6和第四电阻 R16 ; 所述驱动芯片的第一输入脚 IN1通过第一电阻 R5连接单片机的第一 PWM信号输出脚 RA0 ; 所述驱动芯片的第二输入脚 IN2通过第二电阻 R15连接单片机的第二 PWM信号输出 脚 RA1 ; 所述驱动芯片的第三输入脚 IN3通过第三电阻 R16连接单片机的第三 PWM信号输 出脚 RA2; 所述驱动芯片的第四输入脚 IN4通过第四电阻 R16连接单片机的第四 PWM信号 输出脚 RA3 ;

所述电流调节电路还包括第五电阻 R12 ;所述驱动芯片的公共端 GND通过第五电阻 R12 连接单片机的控制信号输出脚 RE0;

所述电流调节电路还包括第六电阻 R8 ;所述驱动芯片的公共端 GND还通过第六电阻 R8 连接 PCB板的 GND端;

所述电流调节电路包括至少两个电信号调节模 块; 且每个电信号调节模块分別对应两个 输出接口, 每个电信号调节模块对应的两个输出接口输出 的 PWM信号反相。

一种计算机设备, 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行 的计算机 程序, 所述处理器执行所述程序时实现上述任一所述 方法的步骤。

上述技术方案, 获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行 肢体动作; 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前 肢体动作的动作类型; 生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控 制康复系统的肢体固定支架做出与所述动作类 型对应的机械运动。能够结合用户的主动意识 , 还能够通过手柄接收用户的操作信号, 并根据用户主动意识控制肢体固定支架执行对 应的机 械运动, 进而按照用户的意识驱动用户肢体进行康复训 练, 有利于提高肢体康复效果。 附图说明

图 1为一实施例的辅助双侧肢体协同康复的方法 流程示意图;

图 2为另一实施例的辅助双侧肢体协同康复的方 的流程示意图;

图 3为一实施例的辅助双侧肢体协同康复的装置 示意性结构图;

图 4为一实施例的辅助双侧肢体协同康复的系统 示意性结构图;

图 5为一实施例的肌电信号检测单元的示意性结 图;

图 6为一可选实施例的肌电信号检测单元的示意 结构图;

图 7为另一可选实施例的肌电信号检测单元的示 性结构图;

图 8为又一可选实施例的肌电信号检测单元的示 性结构图;

图 9为又一可选实施例的肌电信号检测单元的示 性结构图;

图 10为一实施例的 USB电路的示意性结构图;

图 11为一实施例的 USB HUB模块的示意性结构图;

图 12为一实施例的 USB转 RS232模块的示意性结构图;

图 13为一实施例的 USB转 RS485模块的示意性结构图;

图 14为一实施例的预留 USB主机接口模块的示意性结构图

图 15为一实施例的电源电路的示意性结构图;

图 16为一实施例的电源电路中输入模块及第二管 模块的示意性结构图;

图 17为另一实施例的电源电路中输入模块及第二 理模块的示意性结构图;

图 18为一实施例的电源电路中第一管理模块的示 性结构图;

图 19为一实施例的神经肌肉电刺激单元的示意性 构图;

图 20为一实施例的神经肌肉电刺激单元中电信号 节模块的示意性结构图;

图 21为另一实施例的神经肌肉电刺激单元中电信 调节模块的示意性结构图。 具体实施方式

为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下结合附图及实施例, 对本发 明进行进一步详细说明。 应当理解, 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 , 并不用 于限定本发明。

图 1为一实施例的辅助双侧肢体协同康复的方法 流程示意图; 如图 1所示, 所述实施 例中辅助双侧肢体协同康复的方法包括:

Sll, 获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢体 动作; 可以理解的,用户主动进行肢体动作是相对而 言的,指的是用户有意识的进行肢体动作, 相反, 若用户无意识驱动下, 仅通过器械带动肢体运动, 则为被动的运动。

可选地, 所述肌电采集单元可通过贴附在用户肢体表明 的电极片采集待康复肢体的肌电 信号, 用户有意识的进行肢体运动时, 肢体肌肉会发收紧, 肌肉中的电信号会因此发生一定 的变化; 本发明实施例中检测的肌电信号可以是电压信 号, 也可以指电流信号。

S12, 若是, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢 体动作的动作类型;

可选地, 所述预存的动作信号包括伸展动作信号、 收屈动作信号以及扭动动作信号中的 至少一种。 通过该步骤, 可确定用户当前希望进行的肢体运动是伸展动 作还是收屈动作, 或 者是扭动动作, 进而可控制肢体固定支架做出对应的动作。

S 13 , 生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统的 肢体固定支架做出与所述动作类型对应的机械 运动。

可以理解的, 上述步骤 S11 S13的执行主体可均为 PC机, 或者为康复系统的控制器。 在一实施例中, 当上述步骤 S 11 S 13的执行主体可均为 PC机时, 所述步骤 S 13的具体 实现方式可为: PC机生成与所述动作类型对应的第一操控指令 向康复系统的控制器发送所 述第一操控指令, 通过所述控制器控制对应的电机按照设定的速 度和角度进行运作, 进而通 过所述电机带动肢体固定支架做出与所述动作 类型对应的机械运动。

在一实施例中, 当上述步骤 S11 S13的执行主体可均为康复系统的控制器时, 所述步骤 S 13 的具体实现方式可为: 控制器生成与所述动作类型对应的第一操控指 令, 向对应的电机 发送所述第一操控指令, 控制所述电机按照设定的速度和角度进行运作 , 进而通过所述电机 带动肢体固定支架做出与所述动作类型对应的 机械运动。

通过上述实施例的辅助双侧肢体协同康复的方 法, 能够结合用户的主动意识, 并根据用 户主动意识控制肢体固定支架执行对应的机械 运动, 进而按照用户的意识驱动用户肢体进行 康复训练。 该康复过程包含机器与用户进行交互认知过程 , 能够达更好的康复效果。

进一步地, 如图 2所示, 在另一实施例中, 待康复肢体为用户的一侧肢体, 另一侧肢体 可协同参与手柄操作; 所述辅助双侧肢体协同康复的方法流程包括步 骤:

5201 , 获取待康复肢体的肌电信号;

5202, 对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换处理;

5203 , 根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢体 动作; 若是, 执行下一步, 若否, 结束。

S204, 将所述肌电信号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动 作的动作类型;

5205 , 生成与所述动作类型对应的第一操控指令, 根据所述第一操控信号控制康复系统 的肢体固定支架做出与所述动作类型对应的机 械运动。

5206, 获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号, 根据所述手柄操作信号生成对应的第 二操控指令, 根据所述第二操控信号控制康复系统的肢体固 定支架做出与所述手柄操作信号!于应的机 ^戒运动。

S 207, 向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启动指 令, 以控制所述神经肌肉电刺激单 元输出设定强度的电信号刺激待康复肢体。

所述神经肌肉电刺激单元在启动状态下周期性 输出设定强度的电信号以刺激待康复肢体。 通过上述实施例, 手柄操作信号来自于待康复肢体的对侧肢体的 操控, 如前后左右和按 键的控制; 第二操作指令既可取代第一操控指令对康复支 架及电刺激对训练侧的控制, 同时 也可与第一操控制互补协同完成 PC 训练任务, 如将第一操作指令转化为鼠标按键指令, 而 第二操控指令为对鼠标光标位置的控制, 而协同完成一 PC游戏任务。通过双侧肢体的协作, 相对于传统的单侧肢体训练更为有效。

需要说明的是, 上述步骤 S201~ S205 , 与步骤 S206的执行顺序不限于其步骤序号的顺 序, 可并发执行, 或者先执行步骤 S206, 再执行步骤 S201~ S205 ; 此外, 步骤 S205、 步骤 S206之后均可直接执行步骤 S207,即在结合用户意识驱动套袖支架运动或 根据手柄操作驱 动套袖支架运动时, 还可配合输出设定强度的电信号以刺激待康复 肢体, 进一步提高康复效 果。

可以理解的, 上述肢体既可以指上肢, 即手臂, 也可以为下肢, 即腿部。

上述实施例的辅助双侧肢体协同康复的方法, 在结合用户的主动意识驱动套袖支架运动 时,还能够结合肌电检测技术, 电机驱动技术和神经肌肉电刺激原理,能根据 用户主动意识, 执行相应指令, 驱动用户手臂进行康复训练, 能到达非常优秀的康复效果。

基于与上述实施例中的辅助双侧肢体协同康复 的方法相同的思想, 本发明还提供辅助双 侧肢体协同康复的装置, 该装置可用于执行上述辅助双侧肢体协同康复 的方法。 为了便于说 明, 辅助双侧肢体协同康复的方法置实施例的结构 示意图中, 仅仅示出了与本发明实施例相 关的部分, 本领域技术人员可以理解, 图示结构并不构成对装置的限定, 可以包括比图示更 多或更少的部件, 或者組合某些部件, 或者不同的部件布置。

图 3为本发明一实施例的辅助双侧肢体协同康复 装置的示意性结构图; 如图 3所示, 所述实施例的辅助双侧肢体协同康复的装置包 括:

肌电信号判断模块 301, 用于获取待康复肢体的肌电信号, 根据所述肌电信号判断用户 是否主动进行肢体动作;

动作类型识別模块 302, 用于若肌电信号判断模块的上述检测结果为是 , 将所述肌电信 号与预存的动作信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动作的动作类 型;

康复控制模块 303, 用于生成与所述动作类型对应的第一操控指令 , 根据所述第一操控 信号控制康复系统的肢体固定支架做出与所述 动作类型对应的机械运动。

在一实施例中, 所述肌电信号判断模块 301, 还用于在根据所述肌电信号判断用户是否 主动进行肢体动作之前, 对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换处理。

在一实施例中,所述康复控制模块 303,用于生成与所述动作类型对应的第一操控 指令, 向康复系统的控制器发送所述第一操控指令, 通过所述控制器控制对应的电机按照设定的速 度和角度进行运作, 通过所述电机带动肢体固定支架做出与所述动 作类型对应的机械运动。

在一实施例中, 所述预存的动作信号包括伸展动作信号、 收屈动作信号以及扭动动作信 号中的至少一种。

在一实施例中, 所述辅助双侧肢体协同康复的装置还包括:

电刺激模块, 用于向康复系统的神经肌肉电刺激单元发出启 动指令, 以控制所述神经肌 肉电刺激单元输出设定强度的电信号刺激待康 复肢体。

在一实施例中, 所述辅助双侧肢体协同康复的装置还包括:

手柄信号检测模块, 用于获取康复系统手柄检测到的手柄操作信号 ;

所述康复控制模块 303, 还用于根据所述手柄操作信号生成对应的第二 操控指令, 根据 所述第二操控信号控制康复系统的肢体固定支 架做出与所述手柄操作信号对应的机械运动。 需要说明的是, 上述示例的辅助双侧肢体协同康复的装置的实 施方式中, 各模块之间的 信息交互、 执行过程等内容, 由于与本发明前述方法实施例基于同一构思, 其带来的技术效 果与本发明前述方法实施例相同, 具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述, 此处不再贅 述。

图 4为本发明一实施例的辅助双侧肢体协同康复 系统的示意性结构图; 如图 4所示, 所述实施例的辅助双侧肢体协同康复的系统包 括: 控制器、 神经肌肉电刺激单元、 肌电信号 检测单元、 肢体固定支架、 PC机和手柄; 所述神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢 体固定支架分別与所述控制器连接, 所述手柄连接 PC机, 所述 PC机连接所述控制器。

其中, 所述肌电信号检测单元, 用于采集待康复肢体的肌电信号, 并将采集到的肌电信 号发送给控制器; 所述控制器, 用于对所述肌电信号进行噪声抑制、 信号放大和 /或模数转换 处理, 并将处理后的肌电信号发送给 PC机; 所述 PC机, 用于获取待康复肢体的肌电信号, 并根据所述肌电信号判断用户是否主动进行肢 体动作, 若是, 将所述肌电信号与预存的动作 信号进行对比, 根据比对结果确定用户当前肢体动作的动作类 型; 以及生成与所述动作类型 对应的第一操控指令, 向控制器发送所述第一操控指令; 所述控制器, 还用于根据所述第一 操控指令控制肢体固定支架做出与所述动作类 型对应的机械运动。

其中, 所述手柄, 用于检测用户的手柄操作信号, 在检测到手柄操作信号时, 将所述手 柄操作信号发送给 PC机; 所述 PC机, 还用于根据所述手柄操作信号生成对应的第二 操控指 令, 向所述控制器发出所述第二操控信号; 所述控制器, 还用于根据所述第二操控信号控制 肢体固定支架做出与所述手柄操作信号对应的 机械运动。

此外, 所述控制器, 还用于控制神经肌肉电刺激单元的开启 /关闭, 所述神经肌肉电刺激 单元在启动状态下周期性输出设定强度的电信 号以刺激待康复肢体。

当用户有意识地驱动肢体肌肉的时候, 可通过肌电信号检测单元收集到肢体肌肉的肌 电 信号, 控制器将采集到肌电信号进行初步处理, 如: 噪声抑制, 信号放大, 模数转换等。 然 后将肌电信号以数字信号的形式上传至 PC 机进行肌电信号类型的比对处理, 首先识別该肌 电信号是否是由用户意识产生, 然后分析信号类型是伸展动作还是收屈动作, 根据信号处理 结果, 发送相应的控制信号到控制器, 由控制器驱动电机按照设定的速度和角度辅助 用户的 肢体运动。 同时, 还通过神经肌肉电刺激单元输出设定强度的电 刺激刺激用户的肌肉組织, 引起用户肌肉收縮, 恢复用户肌肉的力量感。 整个过程完成对用户整个待康复肢体的主动训 练过程, 达到用户肢体功能再恢复的过程。

同时, 该系统还含有手柄操作功能, 结合用户的主动训练功能, 能够进行左右手协同训 练, 提高左右手运动的协调性。 在主动训练的模式下, 可通过 PC 机的鼠标将系统模式切换 到手柄操作模式, 打开 PC 机端预设的训练游戏, 用户用另一个功能相对健全的手对手柄进 行操作, 完成所述训练游戏设定的目标。在手柄操作过 程中, 手柄操作信息将传送给 PC机, PC机根据手柄操作信号发送相应的控制信号到 制器, 再由控制器将信号分解, 分別控制电 机以设定的摆动角度和摆动速度辅助用户手臂 运动, 同时控制神经肌肉电刺激单元以设定强 度的电刺激刺激用户的手臂肌肉。 整个过程完成用户的左右手的协同训练, 提高用户左右手 操作的协调性。

在一实施例中, 结合图 4和图 5所示, 所述神经肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架分別与所述控制器连接, 所述手柄连接 PC机, 所述 PC机连接所述控制器; 所 述控制器通过驱动电机驱动肢体固定支架运动 。

其中, 所述肌电信号检测单元, 包括依次连接的输入接口、 集成差分运放单元、 运算放 大单元和输出接口。 所述输入接口包括两个信号口, 所述集成差分运放单元包括两个信号输 入端和一个信号输出端, 所述输入接口的两个信号口分別连接所述集成 差分运放单元的两个 信号输入端; 由所述输入接口输入的两个肌电信号, 先经过所述集成差分运放单元进行差分 放大, 然后经过所述运算放大单元进行电压放大, 最后通过所述输出接口输出。 如果输入接 口输入的肌电信号受到干扰信号, 则输入接口输入的两个肌电信号均包含相同的 干扰, 通过 集成差分运放单元对两个肌电信号进行差分放 大, 使得干扰信号的有效输入变为零, 并且由 于集成差分运放单元的稳定性好, 因此能够达到了完全抗共模干扰的目的。 通过该肌电信号 检测单元, 通过设置包括依次连接的输入接口、 集成差分运放单元、 运算放大单元和输出接 口, 所述输入接口包括两个信号口, 所述集成差分运放单元包括两个信号输入端和 一个信号 输出端, 所述输入接口的两个信号口分別连接所述集成 差分运放单元的两个信号输入端。 由 所述输入接口输入的两个肌电信号, 先经过所述集成差分运放单元进行差分放大, 然后经过 所述运算放大单元进行电压放大, 最后通过所述输出接口输出与外部处理器电路 的额定电压 对应的肌电信号。 本实用新型的肌电信号检测单元, 较之于传统的肌电信号检测单元, 能够 完全抗共模干扰, 并且电路复杂度低, 稳定性好。

当用户有意识的驱动肢体肌肉的时候, 该系统的控制器通过肌电信号检测单元收集到 肢 体肌肉的肌电信号 (即肌电电压信号) , 控制器将采集到肌电信号进行初步处理, 例如: 噪 声抑制、 信号放大、 模数转换等。 然后将肌电信号以数字信号的形式上传至 PC机, PC机识別 肌电信号是否是由用户意识产生, 并识別用户意识为伸展动作还是收屈动作, 发送相应的控 制信号到控制器, 再由控制器驱动电机按照设定的速度和角度带 动肢体固定支架运作, 进而 实现了根据用户意识辅助肢体运动; 同时通过神经肌肉电刺激单元将设定好强度的 电刺激刺 激用户的肌肉組织, 引起用户肌肉收縮, 恢复用户肌肉的力量感。 整个过程完成该系统对用 户整个手臂的主动训练过程, 已达到用户肢体功能再恢复的过程。

同时, 由于该系统含有手柄操作功能, 结合用户主动训练的功能, 能够进行左右手协同 训练, 提高左右手运动的协调性。 在主动训练模式下, 通过 PC机将操作模式切换到手柄操作 模式, 打开相应的训练游戏, 用户可用另一个功能相对健全手对手柄进行操 作, 完成游戏设 定的目标, 实现对另一个待康复的上肢的康复训练。 在手柄操作过程中, 手柄将操作信息传 送给 PC机, PC机根据手柄操作信号发送相应的控制信号到 制器, 再由控制器将信号分解, 分別控制电机以设定的摆动角度和摆动速度带 动肢体固定支架运作, 辅助用户手臂运动, 同 时通过神经肌肉电刺激单元以设定强度的电刺 激刺激用户的手臂肌肉。 整个过程完成用户的 左右手的协同训练, 提高用户左右手操作的协调性。

综上所述, 该辅助双侧肢体协同康复的系统能够结合用户 意识, 结合肌电信号检测单元 的检测技术, 电机驱动技术和神经肌肉电刺激原理, 由此能根据用户主动意识执行相应辅助 训练, 驱动用户肢体进行康复训练。 该治疗过程和人与外界进行交互认知过程相似 , 因此能 到达传统辅助双侧肢体协同康复的系统无法比 拟的康复效果。

在一实施例中, 所述运算放大单元包括四个信号输入端和两个 信号输出端, 其中, 第一 信号输入端、 第二信号输入端以及第一信号输出端构成第一 放大电路, 第三信号输入端、 第 四信号输入端以及第二信号输出端构成第二放 大电路。 所述第一放大电路和所述第二放大电 路相互独立的对输入的肌电信号进行电压放大 , 并相互独立的输出电压放大后的肌电信号给 对应的输出接口。 即所述运算放大单元可选择为被两个集成差分 运放单元共用, 由此可进一 步简化电路复杂度。

在一实施例中, 参考图 6所示, 所述集成差分运放单元包括: 第一差动运放芯片 U1 以 及电阻 Rl。

第一差动运放芯片 U1 的第一输入引脚 (即 Vin+引脚)、 第二输入引脚 (即 Vin-引脚) 分 別连接其所在的集成差分运放单元的两个信号 输入端, 第一差动运放芯片 U1的电源正端(即 V+引脚)连接供电电源端, 第一差动运放芯片 U1的电源负端 (即 V-引脚)连接 G D, 第一 差动运放芯片 U1的第一 RG引脚通过电阻 R1连接第二 RG引脚; 第一差动运放芯片 U1的 参考电压端 (即 ref引脚) 连接参考地;

参考图 6所示, 所述运算放大单元包括运算放大器 U4。 运算放大器 U4 的电源正端 (即 V+引脚)连接供电电源端, 运算放大器 U4 的电源负端连接 G D, 运算放大器 U4 的第一输 入引脚 (即 Ain-引脚) 连接所述第一差动运放芯片 U1 的输出引脚 (即 Vout引脚), 运算放 大器 U4 的第二输入引脚 (即 Ain+引脚) 连接所述第一差动运放芯片 U1的参考电压端 (即 ref引脚), 运算放大器 U4 的第一输出引脚 (即 Aout引脚) 连接一输出接口 RB0。 运算放大 器 U4的第三输入引脚(即 Bin-引脚)、 第四输入引脚(即 Bin+引脚)、 第二输出引脚(即 Bout 引脚) 均空置。

参考图 9所示, 在另一实施例中, 所述运算放大器 U4 的第三输入引脚连接第二差动运 放芯片 U2的输出引脚(即 Vout引脚), 运算放大器 U4 的第四输入引脚连接第二差动运放芯 片 U2的参考电压端, 运算放大器 U4 的第二输出引脚连接另一输出接口 RB2。 即第一差动 运放芯片 U1和第二差动运放芯片 U2共用所述运算放大器 U4, 由此可进一步简化电路复杂 度。

进一步地, 参考图 7所示, 在一实施例中, 所述集成差分运放单元还包括: 电容 C2、 电 容 C6、电容 C11、磁珠 L3,所述第一差动运放芯片 U1的电源正端还通过电容 C6连接 GND, 第一差动运放芯片 U1的电源正端通过磁珠 L3连接供电电源端; 所述第一差动运放芯片 U1 的电源正端还依次通过磁珠 L3、 电容 C2连接参考地; 第一差动运放芯片 U1 的参考电压端 还通过电容 C11连接 GND。

继续参考图 7所示, 在一实施例中, 所述运算放大单元还包括电容 C5和磁珠 Ll, 运算 放大器 U4 的电源正端通过磁珠 L1连接供电电源端, 运算放大器 U4的电源正端还通过电容 C5连接 G D。

在一实施例中, 所述肌电信号检测单元还包括滤波电路。 所述集成差分运放单元输出的 肌电信号经过滤波电路处理之后进入所述运算 放大单元进行电压放大。 将肌电信号的共模噪 音去掉, 得到比较纯净有用的差模肌电信号, 然后再进入运算放大单元。

继续参考图 7所示, 在一实施例中, 所述滤波电路包括电容 C9、 电阻 R14、 电容 C4和 电阻 R4。所述第一差动运放芯片 U1的输出引脚连接电容 C9的一端, 电容 C9的另一端连接 电阻 R14—端、 电容 C4一端、 电阻 R4—端以及运算放大器 U4 的 Ain-引脚; 电阻 R14另 一端连接第一差动运放芯片 U1的 ref 引脚, 电容 C4另一端、 电阻 R4另一端均连接运算放 大器 U4 的 Aout引脚。所述第一差动运放芯片 U1、电容 C9、电阻 R14构成一高通滤波电路; 所述运算放大器 U4、 电容 C4和电阻 R4构成一低通滤波电路。

可选地, 参考图 8、 图 9所示, 所述滤波电路还包括电阻 R11 ; 电容 C9的另一端通过电 阻 R11连接电容 C4一端、 电阻 R4—端以及运算放大器 U4 的 Ain-引脚。

可选地, 在上述任一实施例中, 供电电源端可为 5V, 参考地端可为 2.5V。 可以理解的, 根据实际情况还可对所述供电电源和参考地的 电压值进行调节。

在一实施例中, 所述辅助双侧肢体协同康复的系统还包括 USB电路, 所述 USB电路与 所述控制器连接。 参考图 10所示, 所述 USB电路包括: 包括一个 USB HUB模块、 至少两 个 USB功能模块; 所述 USB HUB模块连接分別与所述至少两个 USB功能模块连接, 所述 USB HUB模块还用于连接外部 PC的 USB接口; 所述至少两个 USB功能模块包括: USB转 RS232模块、 USB转 RS485模块以及预留 USB主机接口模块。

所述至少两个 USB功能模块分別与 USB HUB模块连接后, 经过 USB HUB芯片进行通 信线路的集合, 再将相关数据通过 USB HUB模块的 USB接口上传至 PC进行处理; 或者, PC将相关的控制信号通过 USB HUB模块输入, USB HUB模块再将所述控制信号发送给对 应的 USB功能模块。

上述实施例的 USB电路, 通过 USB HUB模块进行至少两个 USB功能模块的通信线路 的集合, 减少 USB连接线材, 同时减少对外部 PC的 USB接口占用数量, 此外, 由于采用直 接 PCB布线的工艺直接连接 USB HUB模块和至少两个 USB功能模块,避免接口间因为接触 不良导致功能电路通信失败。

在一可选实施例中, 参考图 11所示, 所述 USB HUB模块包括: USB HUB芯片 U20、 接口 P24、 电容 C76、 C77、 C78、 C82、 C83、 C84、 C85、 C86、 C80, 电阻 R73、 R82、 R77、 R79、 R80、 R105, 发光二极管 D20, 电感 L40, 以及晶振 Y2;其中, 接口 P24为 USB HUB 芯片 U20与外部 PC的 USB接口相连接的接口。

USB HUB芯片 U20 的三个 AVDD脚分別通过电容 C76、电容 C77、电容 C82连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚通过电容 C85连接 G D, USB HUB芯片 U20 的 V33脚通 过电感 L40连接 3.3VGL端, USB HUB芯片 U20 的 DVDD脚还分別连接电容 C86—端、 3.3VGL端、 电阻 R77—端、 电阻 R79—端, 电容 C86另一端连接 GND, 电阻 R77另一端连 接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚, 电阻 R79另一端连接发光二极管 D20正极, 发光二极 管 D20负极连接 USB HUB芯片 U20 的 PGANG脚; USB HUB芯片 U20 的 V5脚连接第一 USBV5端、 电容 C80—端、 电阻 R80—端, 电容 C80另一端连接 GND, 电阻 R80另一端分 別连接电阻 R105—端、 USB HUB芯片 U20 的 PSELF脚,电阻 R105另一端连接 GND ; USB HUB芯片 U20 的 XI脚连接晶振 Y2一端、 电容 C78—端, USB HUB芯片 U20 的 X2脚连 接晶振 Y2另一端、电容 C83—端,电容 C78另一端、电容 C83另一端均连接 G D, USB HUB 芯片 U20 的 RREF脚通过电阻 R73连接 GND, USB HUB芯片 U20 的 RST脚连接电容 C84 一端、 电阻 R82—端, 电阻 R82另一端连接第一 USB5V端, 电容 C84另一端连接 G D ; USB HUB芯片 U20 的 DM0脚、 DP0脚分別连接接口 P24的管脚 2、 管脚 3, USB HUB芯 片 U20 的 DM1脚、 DPI脚分別连接 USB转 RS232模块的 DM232信号端、 DP232信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM2脚、 DP2脚分別连接 USB转 RS485模块的 DM485信号端、 DP485 信号端; USB HUB芯片 U20 的 DM3脚、 DP3脚、 DM4脚、 DP4脚均连接预留 USB主机接 口模块。

可选地, 所述 USB HUB模块还包括: 电阻 R87、 R86。 其中, 上述第一 USB5V端还依 次通过电阻 R87、 电阻 R86连接 GND。

在另一实施例中, 继续参考图 11所示, 所述 USB HUB模块还包括: 第一匹配电路, 第 二匹配电路, 电阻 R65、 R67, 电感 L36, 电容 C65、 C66、 二极管 D22、 D23;

接口 P24的管脚 1连接电感 L36—端, 电感 L36另一端分別连接电容 C65—端、 电容 C66—端、 第一 USB5V端, 电容 C65另一端、 电容 C66另一端均连接 G D ; 接口 P24的管 脚 2通过第一匹配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DM0脚, 接口 P24的管脚 3通过第二匹 配电路连接 USB HUB芯片 U20 的 DP0脚; 接口 P24的管脚 2还连接二极管 D22负极, 二 极管 D22正极连接二极管 D23正极, 二极管 D23 负极连接接口 P24的管脚 3, 二极管 D22 正极还连接 G D,接口 P24的管脚 4连接 G D,接口 P24的管脚 5、 管脚 6均连接 EGND。 其中, GND是电路板的地线, EGND是大地。

可选地, 上述第一匹配电路包括电阻 R65, 上述第二匹配电路包括电阻 R67。 即接口 P24 的管脚 2通过电阻 R65连接 USB HUB芯片 U20 的 DM0脚,接口 P24的管脚 3通过电阻 R67 连接 USB HUB芯片 U20 的 DP0脚。

在一实施例中,参考图 12所示,所述 USB转 RS232模块包括: USB转 RS232芯片 U24, 电容 C101、 C102、 C105、 C106、 C107、 C108, 电阻 R94, 电感 L48, 晶振 Y3。

USB转 RS232芯片 U24的 TXD脚、 RXD脚分別连接 TX1信号端、 RX1信号端, USB 转 RS232芯片 U24的 OSC1脚、 OSC2脚分別连接晶振 Y3—端、 晶振 Y3另一端, 晶振 Y3 一端、 晶振 Y3另一端分別通过电容 C102、 电容 C101连接 GND ; USB转 RS232芯片 U24 的 PLL_TEST脚连接 GND ; USB转 RS232芯片 U24的 VDD_5脚连接电容 C105—端、 电感 L48—端, 电容 C105另一端连接 GND, 电感 L48另一端连接第二 USB5V端; USB转 RS232 芯片 U24的 RESET_N脚通过电阻 R94连接 3.3VPL端; USB转 RS232芯片 U24的 VO_33脚 连接 3.3VPL端; 该 3.3VPL端还分別通过电容 C106、 电容 C107、 电容 C108 连接 GND端; USB转 RS232芯片 U24的 DM脚、 DP脚分別连接所述 USB转 RS232模块的 DM232信号 端、 DP232信号端。

可选地, 所述 USB转 RS232模块还包括电感 L43。 上述第二 USB5V端通过电感 L43 连接 5V电源端。

进一步地, 在一实施例中, 所述 USB HUB模块还可包括: 第三匹配电路和第四匹配电 路。 USB HUB芯片 U20 的 DM1脚、 DPI脚分別通过第三匹配电路、 第四匹配电路连接 USB 转 RS232模块的 DM232信号端、 DP232信号端。

可选地,上述第三匹配电路包括电阻 R66,上述第四匹配电路包括电阻 R68。即 USB HUB 芯片 U20 的 DM1脚、 DPI脚分別通过电阻 R66、电阻 R68连接 USB转 RS232模块的 DM232 信号端、 DP232信号端。

在一实施例中,参考图 13所示,所述 USB转 RS485模块包括: USB转 RS485芯片 U19, 电容 C62、 C63、 C70、 C71、 C72、 C73 , 发光二极管 D18、 D19, 晶振 Yl, 电感 L38.

USB转 RS485芯片 U19的 VDD_325脚连接 3.3VFT端, USB转 RS485芯片 U19的 TXD 脚、 RXD脚分別连接 USBTX端、 USBRX1端; USB转 RS485芯片 U19的 OSC1脚、 OSC2 脚分別连接晶振 Y1—端、晶振 Y1另一端,晶振 Y1—端、晶振 Y1另一端分別通过电容 C63、 电容 C62连接 G D; USB转 RS485芯片 U19的 PLL_TEST脚连接 G D, USB转 RS485芯 片 U19的 G D脚通过电容 C70连接电感 L38—端, USB转 RS485芯片 U19的 VDD_5脚 连接电感 L38—端,电感 L38另一端连接第三 USB5V端; USB转 RS485芯片 U19的 RESET_N 脚通过电阻 R69连接 3.3VFT端; USB转 RS485芯片 U19的 VO_33脚连接 3.3VFT端; 所述 3.3VFT端还分別通过电容 C71、 电容 C72、 电容 C73 连接 GND端; USB转 RS485芯片 U19 的 DM脚、 DP脚分別连接所述 USB转 RS485模块的 DM485信号端、 DP485信号端; USB 转 RS485芯片 U19的 CBUS0脚、 CBUS1脚分別连接 TX1LED端、 RX1LED端。 其中, 第 三 USB5V端还通过发光二极管 D18连接 TX1LED端,第三 USB5V端还通过发光二极管 D19 连接 RX1LED端。

可选地, 所述 USB转 RS485模块还包括: 电阻 R61和电阻 R62。 第三 USB5V端还依次 通过电阻 R61、 发光二极管 D18连接 TX1LED端, 第三 USB5V端还通过电阻 R62、 发光二 极管 D19连接 RX1LED端。

进一步地,在一实施例中,所述 USB HUB模块还包括: 第五匹配电路和第六匹配电路;

USB HUB芯片 U20 的 DM2脚、 DP2脚分別通过第五匹配电路、 第六匹配电路连接 USB转

RS485模块的 DM485信号端、 DP485信号端。

可选地,上述第五匹配电路包括电阻 R63,上述第六匹配电路包括电阻 R64。即 USB HUB 芯片 U20 的 DM2脚、 DP2脚分別通过电阻 R63、电阻 R64连接 USB转 RS485模块的 DM485 信号端、 DP485信号端。

在一实施例中, 参考图 14所示, 所述预留 USB主机接口模块包括: 緩存器 U21, 接口

P29, 电阻 R75、 R76、 R78 ;

緩存器 U21的 Y1脚连接 NC7W端,緩存器 U21的 Y2脚通过电阻 R78连接接口 P29的 管脚 2,緩存器 U21的 A1脚通过电阻 R76连接接口 P29的管脚 3,緩存器 U21的 A1脚还通 过电阻 R75连接接口 P29的管脚 4, 緩存器 U21的 A2脚连接 USBTX1端, 緩存器 U21的

VCC脚连接 3.3VFT端; 第四 USB5V端还通过电容 C79连接 GND, 接口 P29的管脚 1连接 可选地, 所述预留 USB主机接口模块还包括电容 C79, 第四 USB5V端还通过电容 C79 连接 G D。

可选地, 所述预留 USB主机接口模块还包括电容 C81, 与緩存器 U21的 VCC脚连接的 3.3VFT端还通过电容 C81连接 GND。

基于上述实施例以及图 11〜图 14示例的 USB电路结构,至少两个 USB功能模块通过 USB HUB模块对外部 PC使用 USB功能的电路进行通信线路的集合。 其中, USB转 RS232模块 和 USB转 RS485模块直接与 HUS HUB模块相连接,预留 USB主机接口作为其他 USB接口 的功能电路预留接口, 外部电路需连接辅助双侧肢体协同康复的系统 的 USB接口时, 直接连 接至所述预留 USB主机接口模块即可, 多个 USB功能模块与 USB HUB模块进行连接后, 经过 USB HUB模块进行通信线路的集合, 再将相关数据通过 USB HUB模块的 USB接口上 传至 PC机进行处理。 或者 PC机将相关的控制信号通过 USB HUB模块的 USB接口输入, 通过 USB HUB模块再将相关的控制信号分別发送给对应的 USB功能模块。接口 P24为 USB HUB芯片 U20与 PC的 USB接口相连接的接口,接口 P24管脚 2和 3分別与 USB HUB芯片 U20的 DM0和 DP0脚相连接, USB转 RS232芯片 U24的 DM和 DP脚分別于通过匹配电阻 R66和 R68连接到 USB HUB 芯片 U20的 DM1和 DPI脚, USB转 RS485芯片 U19的 DM 和 DP脚分別于通过匹配电阻 R63和 R64连接到 USB HUB 芯片 U20的 DM2和 DP2脚, USB HUB芯片的 DM3和 DP3, DM4和 DP4可作为预留 USB主机接口的连接脚。 至此构成的辅 助双侧肢体协同康复的系统的 USB电路通信线路的搭建连接, 达到多个 USB功能模块间的 通信目的。

通过上述实施例的 USB电路, 具有以下优点:

经过 USB HUB模块进行多个 USB功能模块的通信线路的集合, 减少对外部 PC的 USB 接口的占用数量;

经过 USB HUB模块进行多个 USB功能模块的通信线路的集合,电路采用直接 PCB布线 的工艺直接连接 USB HUB模块的接口, 避免接口间因为接触不良导致功能电路通信失 败; 以及,经过 USB HUB模块进行多个 USB功能模块的通信线路的集合,减少 USB连接线材, 降低产品的生产成本。

在一实施例中, 所述辅助双侧肢体协同康复的系统还包括电源 电路, 所述控制器、 神经 肌肉电刺激单元、 肌电信号检测单元、 肢体固定支架分別与所述电源电路连接。

如图 15所示, 所述电源电路包括: 输入模块、 第一管理模块和第二管理模块; 所述输入 模块的输入端连接电源, 所述输入模块的输出端分別连接第一管理模块 的输入端、 第二管理 模块的输入端。

其中, 第一管理模块包括第一滤波电路和第一电压转 换电路; 第一滤波电路的输入端连 接第一管理模块的输入端, 第一滤波电路的输出端连接第一电压转换电路 的输入端, 所述第 一滤波电路的输出端还连接驱动电机的供电端 , 第一电压转换电路的输出端连接第一类系统 负荷。

其中, 第二管理模块包括第二滤波电路、 第二电压转换电路和第三电压转换电路; 第二 滤波电路的输入端连接第二管理模块的输入端 , 第二滤波电路的输出端分別连接神经肌肉电 刺激单元的供电端、 第二电压转换电路的输入端, 第二电压转换电路的输出端连接第三电压 转换电路的输入端; 所述第二电压转换电路的输出端还连接第二类 系统负荷, 第三电压转换 电路的输出端连接第三类系统负荷。 其中, 所述第二电压转换电路的输出电压和第三电压 转 换电路的输出电压不同。 第一类系统负荷、 第二类系统负荷、 第三类系统负荷指的是辅助双 侧肢体协同康复的系统中不同的电子器件, 它们适应的电源电压可能不同, 也可能相同, 由 所述第一电压转换电路、 第二电压转换电路、 第三电压转换电路的输出电压决定。

可选地, 在辅助双侧肢体协同康复的系统中, 所述第一电压转换电路为 DC12V-DC5V的 转换电路, 所述第二电压转换电路为 DC12V-DC5V 的转换电路, 所述第三电压转换电路为 DC5V-DC2.5V 的转换电路。 对应地, 第一电压转换电路的输出端连接的第一类系统 负荷为 DC5V的电器元件, 第二电压转换电路的输出端连接的第二类系统 负荷也为 DC5V的电器元 件,第三电压转换电路的输出端连接的第三类 系统负荷为 DC2.5V的电器元件。可以理解的, 所述第一电压转换电路、 第二电压转换电路、 第三电压转换电路还可为根据实际场景选用其 他转换电路, 例如 DC12V-DC7.5V的转换电路、 DC7.5V-DC2.5V的转换电路等。

上述实施例电源电路, 通过设置上述两个管理模块以及管理模块中各 組成电路的配合关 系,既能够提供不同的电压值给不同电器元件 ,还能避免不同电源管理模块之间的互相串扰 , 使不同电器元件都能使用到较高品质的电压; 同时由于只需一个电源, 因此能够较大程度的 縮小了电源电路的体积, 以及降低电源电路的成本。

在一实施例中,参考图 16所示,所述输入模块包括:接口 P4,TVS管 D2和压敏电阻 R16 ; 接口 P4的输入端连接电源, 接口 P4的管脚 2连接所述输入模块的输出端、 TVS管 D2—端 和压敏电阻 R16—端, 接口 P4的管脚 1分別连接 TVS管 D2另一端和压敏电阻 R16另一端 以及电源地端; 其中, 接口 P4的管脚 1和管脚 2导通。 图中, 假设输入模块输入的电压为 12V, 对应的输入模块的输出端即 12V端, 电源地端即 12G端。

在另一可选实施例中, 参考图 17中的 (a) 所示, 所述输入模块还包括:接口 P3、 P5。 接 口 P3的管脚 1和管脚 2导通, 接口 P4的管脚 1和管脚 2导通, 接口 P5的管脚 1、 管脚 2、 管脚 3中两两均不导通。接口 P3的管脚 2分別连接所述输入模块的输出端、 TVS管 D2—端 和压敏电阻 R16—端; 接口 P4的输入端连接电源, 接口 P4的管脚 2分別连接接口 P3的管 脚 1、 接口 P5的管脚 2, 接口 P4的管脚 1分別连接接口 P5的管脚 1、 接口 P5的管脚 3, 接 口 P5的管脚 1还分別连接 TVS管 D2另一端和压敏电阻 R16另一端以及电源地端。 其中, 接口 P3为供电电路的开关插座, 接口 P5为电源供电备用接口。

可选地, 继续参考图 17中的 (a) 所示, 所述输入模块还包括: 电阻 R17 ; 接口 P4的管 脚 1通过电阻 R17连接 TVS管 D2另一端和压敏电阻 R16另一端以及电源地端。

在一可选实施例中, 参考图 15所示, 所述第一滤波电路包括: 共模电感 L7, 差模电感 L5 以及电容 C20、 C21。 共模电感 L7的两个输入端分別连接输入模块的输出端和 源地端, 共模电感 L7的一输出端连接差模电感 L5—端,差模电感 L5另一端分別连接电容 C20—端、 电容 C21—端以及第一滤波电路的输出端 (当输入电源为 12V时, 即图 4中的 M12V端); 共模电感 L7的另一输出端连接电容 C20另一端、 电容 C21另一端以及模拟地端 (即图中的 MG D) c

在一实施例中, 参考图 18所示, 所述第一电压转换电路包括: 电压转换芯片 U6, 差模 电感 L6, 电容 C22、 C23 , 电阻 R19, 发光二极管 D5 ; 电压转换芯片 U6的地连接模拟地端, 电压转换芯片 U6的输入端为所述第一电压转换电路的输入端 电压转换芯片 U6的输出端连 接差模电感 L6的一端, 差模电感 L6的另一端连接电容 C22—端、 电容 C23—端、 电阻 R19 一端以及第一电压转换电路的输出端, 电阻 R19另一端连接发光二极管 D5的正极, 发光二 极管 D5的负极、 电容 C22另一端、 电容 C23另一端均连接模拟地端。

在一实施例中, 参考图 17中的 (a) 所示, 所述第二滤波电路包括: 共模电感 L3, 差模 电感 L1 以及电容 Cl l、 C12。 共模电感 L3的两个输入端分別连接输入模块的输出端 (即图 17中的 12V端) 和电源地端 (即图 17中的 12G端), 共模电感 L3的一输出端连接差模电感 L1一端, 差模电感 L1另一端分別连接电容 C11一端、 电容 C12—端以及第二滤波电路的输 出端 (即图 17中的 VCC端); 共模电感 L3的另一输出端连接电容 C11另一端、 电容 C12另 一端以及 GND端。

在一可选实施例中, 继续参考图 17中的 (a) 所示, 所述第二电压转换电路包括: 电压 转换芯片 U4, 差模电感 L2, 电容 C12、 C14, 电阻 R15, 发光二极管 D3。 电压转换芯片 U4 的地连接 GND端, 电压转换芯片 U4的输入端为所述第二电压转换电路的输入端 电压转换 芯片 U4的输出端连接差模电感 L2的一端, 差模电感 L2的另一端连接电容 C13—端、 电容 C14一端、 电阻 R15—端以及第二电压转换电路的输出端, 电阻 R15另一端连接发光二极管 D3的正极, 发光二极管 D3的负极、 电容 C13另一端、 电容 C14另一端均连接 GND端。

在一可选实施例中, 参考图 17中的 (b) 所示, 所述第三电压转换电路包括: 电压转换 芯片 U5, 差模电感 L4, 电容 C15、 C16, 电阻 R18, 发光二极管 D4.电压转换芯片 U5的地 连接 G D端, 电压转换芯片 U5的输入端为所述第三电压转换电路的输入端 电压转换芯片 U5的输出端连接差模电感 L4的一端, 差模电感 L4的另一端连接电容 C15—端、 电容 C16 一端、 电阻 R18—端以及第三电压转换电路的输出端, 电阻 R18另一端连接发光二极管 D4 的正极, 发光二极管 D4的负极、 电容 C15另一端、 电容 C16另一端均连接 GND端。

在一实施例中, 结合图 17中的 (b) 所示, 所述的电源电路还包括: 辅助接入模块, 所 述辅助接入模块的输入端连接辅助电源, 辅助接入模块的输出端连接第三电压转换电路 的输 入端。 其中, 辅助接入模块包括: 接口 P6, 电容 C17、 C18 ; 接口 P6的管脚 2连接电容 C17 一端、 C18—端以及所述第三电压转换电路的输入端, 所述接口 P6的管脚 1连接电容 C17 另一端、 C 18另一端以及 G D端, 所述接口 P6的输入端连接辅助电源, 所述辅助电源的电 压值与第二电压转换电路的输出电压相等。即 接口 P6作为辅助供电接口, 所述第三电压转换 电路既可以对第二电压转换电路的输出电压进 行电压转换,也可以对接口 P6接入的辅助电源 的电压进行电压转换。

假设辅助双侧肢体协同康复的系统的电源为 DC12V电源, 则通过上述图 15〜图 18所示 的电源电路结构图, DC12V电源输入后分两路对输入的电源进行滤波 理,一路经电源滤波 处理后分配给 12V驱动电机, 同时还被送至第一电压转换电路中将 12V转换为 5V (如果更换 其他电器元件的话, 电路板布线及相应的电压需求也会改变)以供 需要 5V电源的电器元件使 用。 另一路经滤波处理后供 12V神经肌肉电刺激单元使用, 同时还被送至第二电压转换电路 进行电压转换, 其中第二电压转换电路可将输入的 12V电压转换为 5V电压, 供单片机等其 他需要 5V电源的电器元件使用, 同时 5V电压再经第三电压转换电路转换为 2.5V电压, 供 运算放大电路及其他需要 2.5V电源的电器元件使用。 P6为 DC5V辅助供电接口, P7、 P8为 DC2.5V的辅助供电接口。

其中, 电源经输入接口 P4接入, 经过并联在电源电路中的电器元件 TVS管 D2和压敏 电阻 R16进行防浪涌及防雷防静电处理, 然后分別输入到共模电感 L3和 L7中进行共模电流 滤波处理,其中共模电感 L3处理完毕后输送给电路后部的差模电感 L1、滤波电容 C11和 C12 进行滤波, 供 DC 12V电器元件使用, 同时还将滤波后的电源输送到电压转换芯片 U4中将电 源电压转换为 DC5V电压, 供 DC5V电器元件使用; 进一步地, 还将 DC5V电源输送至电压 转换芯片 U5中将 DC5V转为 DC2.5V, 以供 2.5V电压的电器元件使用。共模电感 L7滤波处 理完毕后送至后部的差模电感 L5、 滤波电容 C20和 C21进行滤波处理, 以供电机驱动电压 输出, 同时还将电源输入到电压转换芯片 U6中将电源电压转为 DC5V, 以为 DC5V的电器 元件使用。 将输入的电源分別经过两个共模电感进行滤波 处理再输出给各自后部电路使用, 可避免不同电路之间通过电源电路互相串扰, 使各路元器件都能使用到较高品质的电源, 同 时也保证各个电路功能模块都能发挥最大效能 。

通过上述实施例的电源电路, 具有以下优点:

采用多级直流电压转换芯片, 由一路电源输入分为多路电压输出, 供各个不用电压需求 的电器元件, 单一电源输入, 品质稳定, 选型简单。

采用 ESD管和压敏电阻对静电、浪涌、雷电进行防护 ,保护内部电路使其不易受到损坏。 以及, 采用共模电感和差模电感进行电源噪音处理, 避免内部电路功能模块通过电源线 路相互影响, 使各个功能电路都能用到高品质的电源供电, 达到最大使用效能。

在一实施例中, 参考图 19所示, 所述神经肌肉电刺激单元包括依次连接的单片 机、 电信 号调节模块和输出接口, 所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压 调节电路。

其中, 所述单片机可输出 PWM信号和控制信号, 所述电流调节电路接收所述 PWM信 号和控制信号, 根据所述控制信号对所述 PWM信号进行电流放大, 将电流放大后的 PWM 信号输送至电压调节电路进行电压放大, 最后通过所述输出接口输出符合肢体康复神经 肌肉 电刺激的 PWM信号。 通过所述神经肌肉电刺激单元输出的 PWM信号的电流强度和电压均 应当在对人体肌肉进行电刺激的范围内。

通过所述单片机可灵活其输出的控制信号, 由于所述控制信号灵活可调, 因此电流调节 电路基于所述控制信号能够对 PWM信号的电流强度进行灵活放大, 因此其输出的 PWM信 号的电流强度不受限于按照固定的梯度变化, 可克服输出电流强度跳变的问题。

在一实施例中, 参考图 20所示, 所述电流调节电路包括驱动芯片 U0, 所述电压调节电 路包括第一可调变压器 L4和第二可调变压器 L5。 所述驱动芯片 U0的输入端为其所在电流 调节电路的输入端, 驱动芯片 U0的输出端为其所在的电流调节电路的输出端

参考图 20所示, 所述驱动芯片 U0的第一输入脚 IN1、 第二输入脚 IN2分別连接单片机 的第一 PWM信号输出脚 RA0、 第二 PWM信号输出脚 RA1 ; 所述驱动芯片 U0的第三输入 脚 IN3、 第四输入脚 IN4分別连接单片机的第三 PWM信号输出脚 RA2、 第四 PWM信号输 出脚 RA3。进而,由所述驱动芯片 U0的第一输入脚 IN1、第二输入脚 IN2输入的 PWM信号, 通过驱动芯片 U0的第一输出脚 OUT1和第二输出脚 OUT2输出至第一可调变压器 L4 ; 由所 述驱动芯片 U0的第三输入脚 IN3、 第四输入脚 IN4输入的 PWM信号, 通过驱动芯片 U0的 第三输出脚 OUT3和第四输出脚 OUT4输出至第二可调变压器 L5。

此外, 第一可调变压器 L4、 第二可调变压器 L5分別与一个输出接口连接。 即第一可调 变压器 L4的次级线圈连接输出接口 Pl, 第二可调变压器 L5的次级线圈连接输出接口 P2。 通过改变可调变压器的初级线圈和次级线圈的 比例, 可灵活调整输出的 PWM信号的电压大 同时, 所述驱动芯片 U0的公共端 G D均连接单片机的控制信号输出脚 RE0 ; 所述单片 机输出的控制信号用于对所述驱动芯片的通电 时间占空比进行控制, 以此调节驱动芯片输出 的 PWM信号的电流大小。使得输出的 PWM信号的电流强度不受限于按照固定的梯度变 化, 可克服输出电流强度跳变的问题。

通过单片机的 PWM信号输出脚 RA0和 PWM信号输出脚 RA1的导通顺序控制,可改变 输入可调变压器的初级线圈的电流方向。 例如: 当单片机的 PWM信号输出脚 RA0输出高电 平、 PWM信号输出脚 RA1输出为低电平时, 驱动芯片 U0的输出脚 OUT1为高电平, OUT2 为低电平, 第一可调变压器 L4的初级线圈中的电流方向从 OUT1流向 OUT2。 反之, 当单片 机 PWM信号输出脚 RA0输出为低电平, PWM信号输出脚 RA1输出为高电平时, 第一可调 变压器 L4的初级线圈中的电流方向从 OUT2流向 OUT1 , 由此产生交变磁场。进而通过电磁 感应原理使第一可调变压器 L4的次级线圈输出高压, 第一可调变压器 L4的次级线圈输出的 电压输送至对应的输出接口,完成从第一可调 变压器 L4输出的一路神经肌肉电刺激信号的输 出。 第二可调变压器 L5输出电压的原理与第一可调变压器 L4相同。 并且, 驱动芯片 U0的 公共端 G D连接通过电阻 R12连接到单片机的控制信号输出脚 RE0。通过单片机编程设置, 对控制信号输出脚 RE0输出的控制信号进行调节, 来完成对驱动芯片 U0的通电时间占空比 的控制, 以此来完成神经肌肉电刺激信号的电路强度的 调节。

在一可选实施例中, 所述驱动芯片 U0的公共端 G D还同时通过电容 C8连接所述单片 机的控制信号输出脚 RE0。 电容 C8和电阻 R12并联。

此外, 参见图 20所示, 所述驱动芯片 U0的公共端 GND还同时通过电阻 R8连接 PCB 板的 GND端。

可选地, 第一可调变压器 L4、 第二可调变压器 L5均可选用高频升压变压器。 所述驱动 芯片 U0可选用型号为 L293DD-AU的驱动芯片。 可以理解的, 基于同样的原理, 也可根据实 际情况, 对上述实施例的神经肌肉电刺激单元中涉及的 电子器件作一些的替换。

进一步地, 在一实施例中, 参考图 21所示, 所述电流调节电路还包括第一隔离电路和第 二隔离电路; 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分別通过第一隔离电路、 第 二隔离电路连接 PCB板的 VCC端。

可选地, 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分別通过第一隔离电阻 L6、 第二隔离电阻 L2连接 PCB板的 VCC端。

进一步地, 在一实施例中, 参考图 21所示, 所述电流调节电路还包括第一电容 C12和 第二电容 C11 ; 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分別通过第一电容 C12、 第二电容 C11连接 PCB板的 GND端。

进一步地, 在一实施例中, 参考图 21所示, 所述电流调节电路还包括第一电阻 R5、 第 二电阻 R15、 第三电阻 R6和第四电阻 R16。 所述驱动芯片的第一输入脚 INI通过第一电阻 R5连接单片机的第一 PWM信号输出脚 RA0;所述驱动芯片的第二输入脚 IN2通过第二电阻 R15连接单片机的第二 PWM信号输出脚 RA1 ; 所述驱动芯片的第三输入脚 IN3通过第三电 阻 R16连接单片机的第三 PWM信号输出脚 RA2; 所述驱动芯片的第四输入脚 IN4通过第四 电阻 R16连接单片机的第四 PWM信号输出脚 RA3。

进一步地, 在一实施例中, 参考图 21所示, 所述电流调节电路还包括第五电阻 R12 ; 所 述驱动芯片的公共端 G D通过第五电阻 R12连接单片机的控制信号输出脚 RE0。

进一步地, 在一实施例中, 参考图 21所示, 所述电流调节电路还包括第六电阻 R8 ; 所 述驱动芯片的公共端 GND还通过第六电阻 R8连接 PCB板的 GND端。

进一步地, 在一可选实施例中, 包括至少两个电信号调节模块; 且每个电信号调节模块 分別对应两个输出接口, 每个电信号调节模块对应的两个输出接口输出 的 PWM信号反相。 例如, 参考图 21所示, 包括三个电信号调节模块, 对应六个输出接口。 因此可以输出多路神 经肌肉电刺激信号, 提高神经肌肉电刺激的效果。

图 21中, U2、 U6、 U9分別表示三个驱动芯片, L4、 L5、 Lll、 L12、 L18、 L19分別表 示六个高频升压变压器, Pl、 P2、 P5、 P6、 P10、 Pll分別表示六个输出接口, 用以连接到神 经肌肉电刺激的电极片。 其中驱动芯片 U2的输入脚 IN1和 IN2脚分別与电阻 R5和 R15连 接, 并连接到单片机的 PWM信号输出脚 RA0和 RA1, 通过程序分別控制驱动芯片 U2的输 出脚 OUT1和 OUT2,同时 OUT1和 OUT2连接到高频升压变压器 L4的初级线圈,完成回路。

通过单片机的 PWM信号输出脚 RA0和 PWM信号输出脚 RA1的导通顺序控制可完成对 高频升压变压器电流方向的改变, 当单片机的 PWM信号输出脚 RA0输出高电平、 PWM信 号输出脚 RA1输出为低电平时, 驱动芯片 U2的输出脚 OUT1为高电平, OUT2为低电平, 高频升压变压器 L4的初级线圈中的电流方向从 OUT1流向 OUT2。 反之, 当单片机 PWM信 号输出脚 RA0输出为低电平, PWM信号输出脚 RA1输出为高电平时, 高频升压变压器 L4 的初级线圈中的电流方向从 OUT2流向 OUT1 , 产生交变磁场, 通过电磁感应原理使高频升 压变压器 L4的次级线圈输出高压,高频升压变压器 L4的次级线圈通过 PCB布线连接到神经 肌肉电刺激输出的输出接口, 完成一路神经肌肉电刺激信号的输出。 其他五路的神经肌肉电 刺激信号的输出同理。

并且,驱动芯片 U2、 U6、 U9的公共端 GND连接通过电阻 R12连接到单片机的 RE0脚。 通过单片机编程设置, 对控制信号输出脚 RE0输出的控制信号进行调节, 来完成对驱动芯片 U2、 U6、 U9的通电时间占空比的控制, 以此来完成神经肌肉电刺激信号的电路强度的 调节。

可以理解的, 本领域技术人员应当知悉, 在所述至少两个电信号调节模块中, 对应位置 的电子器件可以选用相同的型号和相同参数, 也可以选用不同型号或者不同的参数。

在一实施例中, 所述神经肌肉电刺激单元还可包括电极片, 所述输出接口通过导线连接 所述电极片。 各个输出接口分別连接对应的电极片, 将电极片贴合在肢体表面, 便可将所述 神经肌肉电刺激单元产生的 PWM信号用于进行肌肉刺激。 可选地, 为了提高神经肌肉电刺 激效果, 所述电极片还可设置有粘贴部, 所述电极片通过所述粘贴部与肢体表面粘贴, 以使 得 PWM信号尽量多的传导到肌肉进行神经肌肉电刺 激。 通过上述实施例的神经肌肉电刺激单元, 具有以下优点:

有采用可调变压器器件, 控制电路简化, 所用器件较少, 因此生产成本交底, 生产成品 良品率高, 性能稳定;

由于采用可调变压器器件, 可对轻松达到人体神经肌肉电刺激的电压强度 ;

由于采用可调变压器器件, 次级线圈输出的高频神经肌肉电刺激电压与初 级线圈电路无 直接的电气连接, 形成电气隔离, 不影响电路其他功能器件工作;

以及, 由于采用单片机对驱动芯片的 PWM 占空比控制技术, 完成对神经肌肉电刺激电 流强度的连续可调, 克服了电流跳变问题。

通过上述的辅助双侧肢体协同康复的系统, 由于该系统结合用户意识, 采用肌电检测技 术, 电机驱动技术和神经肌肉电刺激原理, 能根据用户主动意识, 执行相应指令, 驱动用户 手臂进行康复训练。 该治疗过程和人与外界进行交互认知过程相似 , 因此能到达非常优秀的 康复效果。

此外, 上述示例的辅助双侧肢体协同康复的装置的实 施方式中, 各程序模块的逻辑划分 仅是举例说明, 实际应用中可以根据需要, 例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现 的 便利考虑, 将上述功能分配由不同的程序模块完成, 即将所述辅助双侧肢体协同康复的装置 的内部结构划分成不同的程序模块, 以完成以上描述的全部或者部分功能。

本领域普通技术人员可以理解, 实现上述实施例的辅助双侧肢体协同康复的方 法中的全 部或部分流程, 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完 成, 所述的程序可存储于一计 算机可读取存储介质中, 作为独立的产品销售或使用。 所述程序在执行时, 可执行如上述各 方法的实施例的全部或部分步骤。 此外, 所述存储介质还可设置与一种计算机设备中, 所述 计算机设备中还包括处理器, 所述处理器执行所述存储介质中的程序时, 能够实现上述各方 法的实施例的全部或部分步骤。 其中, 所述的存储介质可为磁碟、 光盘、 只读存储记忆体 ( Read-Only Memory, ROM) 或随机存储记忆体 (Random Access Memory, RAM) 等。

在上述实施例中, 对各个实施例的描述都各有侧重, 某个实施例中没有详述的部分, 可 以参见其它实施例的相关描述。 可以理解, 其中所使用的术语 "第一"、 "第二"等在本文中 用于区分对象, 但这些对象不受这些术语限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方 式,不能理解为对本发明专利范围的限制。 应当指出的是, 对于本领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做 出若干变形和改进, 这些都属于本发明的保护范围。 因此, 本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。