貴州大學呂健獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉貴州大學申請的專利基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116712092B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310662811.7,技術領域涉及:A61B5/389;該發明授權基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統及方法是由呂健;何愷倫;徐兆;劉翔;侯宇康設計研發完成,并于2023-06-06向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統及方法在說明書摘要公布了:本發明屬于穿戴疲勞評測技術領域,具體地說是基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統及方法,結合肌肉疲勞閾值,生物力學分析,主觀疲勞自覺量表的外骨骼綜合效能評價方法.區別于傳統表面肌電信號或血氧飽和度的單一測定方法,該方法將有效提高無源負載下肢外骨骼效能評測精度;通過動作捕捉對受試者進行步態對比分析,獲取空間位置信息與肌肉發力情況,并計算下肢膝關節穩定性.同時采集受試者sEMG,預處理并計算肌肉疲勞閾值.最后結合sRPE評分與膝關節偏移量方差對EMGFT進行主客觀驗證.結果表明,該評測方法對無源下肢外骨骼的評價具有有效性,外骨骼對受試者EMGFT到達時間平均推遲42.9%,下肢穩定性提升75.8%,主觀疲勞感受緩解30.3%。
本發明授權基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統及方法在權利要求書中公布了:1.基于表面肌電與步態的外骨骼穿戴疲勞評測系統,其特征在于:包括試驗方法單元、疲勞特征計算及提取單元與試驗結果分析單元; 所述試驗方法單元包括試驗內容與目標、受試人員及環境與試驗設計;所述試驗內容與目標包括試驗設備與sRPE主觀量表選擇;所述試驗設計的采集數據包括下肢位置信息,sEMG的原始信號,以及sRPE主觀量表評分; 所述疲勞特征計算及提取單元包括EMGFT算法、下肢穩定性分析方法與主觀評分計算方法; 所述試驗結果分析單元包括EMGFT計算結果、膝關節穩定性分析、sRPE對照反饋與特征值對比; 所述EMGFT算法具體步驟如下: 第一步,通過sEMG信號預處理方法,對實驗采集到的A,B兩組sEMG原始數據進行預處理并建立sEMG數據集; 第二步,對經過預處理的sEMG數據集進行加窗計算,得到RMS數據集,如式1: 式1中Nt為單個tim內sEMG信號的數據數量,i為數據序號,Ei為sEMG數據集中的第i個數據序號; 第三步,將所得RMS數據集分為M,N兩部分,由于本次實驗數據量較大,所以將15個RMS數據點作為一組,記為M1,剩余數據點記為N1,將M1,N1作為擬合組1,再將15+1個RMS數據點作為M2,剩余數據作為N2,將M2,N2作為擬合組2,以此類推,當Nn的RMS數據點數量等于M1的RMS數據點時,將Mn,Nn作為擬合組n,對n個擬合組進行一階最小二乘擬合,得到兩條擬合直線并用公式kMn·kNn計算每組擬合直線的斜率乘積; 第四步,將第三步中計算的得到的斜率乘積最大的一組數據中擬合直線的交點所對應的時間作為EMGFT; 所述下肢穩定性分析方法為: 使用式2對1.0實驗中所采集數據進行膝關節偏移距離方差計算; 式中為實驗中得到的膝關節偏移角度的平均值,Xi為第i個偏移量數據;最后通過對方差進行最小二乘法進行曲線擬合并得到每組擬合直線的斜率,該斜率作為膝關節穩定性特征值,此特征值大小反映膝關節穩定性; 所述主觀評分計算方法按照十級對疲勞等級進行劃分,考慮到受試者均有負重且訓練強度適中,為提高精度,將費力與非常費力用兩個等級進行表述以提高對狀態描述的精度。
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