一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置

本申请涉及康复医疗器械及智能控制，具体为一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置。

背景技术：

1、随着人口老龄化和脑卒中、帕金森病等神经系统疾病发病率的上升，手部运动功能障碍患者的数量显著增加。手部作为日常生活中最常用的器官，其功能恢复对提高患者生活质量至关重要。手部康复手套作为一种有效的辅助训练工具，近年来得到了广泛的研究与应用。

2、现有技术中，手部康复手套通常包括手套本体、驱动单元（如气动肌肉、形状记忆合金或电机）以及简单的控制单元。例如，中国专利申请公开了一种气动式手部康复手套，通过预设程序控制气路通断，驱动手指进行屈伸运动。另有一些方案通过安装在手套上的弯曲传感器检测患者手指的主动运动意图，进而触发辅助动力。

3、然而，手部功能障碍患者，尤其是痉挛性或震颤性麻痹患者，其手部常伴有不自主的、高频低幅或低频高幅的抖动（即震颤）。现有的康复手套控制方案普遍缺乏对这种病理性抖动的有效识别与处理能力。当患者试图主动发力时，其手部抖动信号极易被传感器误判为有效的运动意图，导致驱动单元产生错误的、与患者意愿相悖的辅助动作，这不仅影响康复训练效果，严重时甚至可能对患者造成二次伤害或加剧其挫败感。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，能够实时识别并滤除患者手部的病理性抖动信号，准确捕捉其主动运动意图，有效解决背景技术中现有康复手套易受抖动干扰、控制不精准的问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，包括：手套本体；多个运动传感器， distributedly 设置在所述手套本体的各手指部位，用于实时采集各手指关节的运动参数；控制模块，与所述多个运动传感器电性连接，内置毫秒级防抖算法，用于接收并处理所述运动参数；以及驱动执行模块，与所述控制模块电性连接，并设置在所述手套本体上对应各手指的位置；所述控制模块被配置为：基于所述毫秒级防抖算法，对连续时间窗口内采集到的运动参数进行高频滤波与趋势分析，以区分患者主动运动信号与病理性抖动信号，并仅当判定为主动运动信号时，控制所述驱动执行模块输出相应的辅助力矩。该方案通过算法层面的快速处理，实现了对抖动信号的精准屏蔽与对意图信号的快速响应，显著提升了装置的控制精度与安全性。

3、进一步的，所述运动传感器包括惯性测量单元和弯曲传感器；所述惯性测量单元用于采集手指的角速度与加速度参数，所述弯曲传感器用于采集手指关节的弯曲角度参数。通过融合多种传感数据，为防抖算法提供更丰富的判断依据，从而提升抖动识别的准确性。

4、进一步的，所述毫秒级防抖算法包括：以1-10毫秒的采样周期实时获取所述运动参数；对所述运动参数进行滑动窗口滤波处理，滤除高频噪声；计算滑动窗口内运动参数的方差与变化率；当所述方差小于第一阈值且变化率小于第二阈值时，判定当前信号为病理性抖动信号，并阻断控制指令输出；当所述方差大于等于第一阈值且变化率大于等于第二阈值时，判定为主动运动信号。该算法计算量小、延迟低，能够在毫秒级别内完成信号甄别，确保康复训练的实时性与流畅性。

5、进一步的，所述控制模块还包括自适应调节单元，用于根据患者的历史运动数据动态调整所述第一阈值和第二阈值。该单元能够针对不同患者、不同康复阶段的震颤特征进行个性化参数适配，进一步优化防抖效果。

6、进一步的，所述驱动执行模块为形状记忆合金丝，其沿各手指的纵向布置，并在通电时收缩以驱动手指弯曲。形状记忆合金具有柔韧性好、质量轻、静音工作的优点，提升了康复手套的佩戴舒适性和安全性。

7、进一步的，所述驱动执行模块为微型气动人工肌肉，固定在手套本体的手背侧。气动人工肌肉可提供较大的驱动力，适用于需要高强度辅助的康复早期患者。

8、进一步的，还包括肌电信号传感器，设置在手套本体的腕部或手背，用于采集患者前臂相关肌群的肌电信号。将肌电信号作为运动意图的辅助判断依据，可在患者手部肌力极弱、运动传感器信号不明显时，提前识别运动意图，提高装置的灵敏度。

9、进一步的，还包括反馈模块，与所述控制模块连接，用于在判定为抖动信号时向患者提供振动或声音提示。该反馈有助于患者有意识地控制手部稳定，形成生物反馈训练闭环，加速康复进程。

10、进一步的，所述控制模块封装于一个可拆卸的腕带式控制盒内，所述手套本体通过柔性电路板或导线与所述控制盒电连接。该设计便于装置的清洁、维护以及控制模块的升级更换。

11、进一步的，还包括无线通信模块，用于将患者的运动数据和防抖处理结果上传至外部终端。这为医生远程评估患者康复进展、调整康复方案提供了数据支持。

12、与现有技术相比，本申请的有益效果是：

13、1.本申请通过在控制模块中内置毫秒级防抖算法，能够对高频采集的运动参数进行实时滤波与趋势分析，精准区分患者主动运动意图与病理性无意识抖动，有效避免了因抖动误判导致的错误辅助动作，显著提高了康复训练的安全性和有效性。

14、2.本申请采用滑动窗口方差与变化率双阈值判断机制，算法简洁高效，能够在毫秒级延迟内完成信号甄别，保证了康复手套对患者意图的快速响应，使康复动作更加流畅、自然。

15、3.本申请通过设置自适应调节单元和集成肌电信号传感器，能够根据患者个体差异和实时生理状态动态调整防抖参数或提供辅助判断，增强了装置的智能化程度和临床适用性，有利于满足不同康复阶段的多样化需求。

1.一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于，包括：手套本体（1）；多个运动传感器，分布式设置在所述手套本体（1）的各手指部位（9），用于实时采集各手指关节的运动参数；控制模块（6），与所述多个运动传感器电性连接，内置毫秒级防抖算法，用于接收并处理所述运动参数；以及驱动执行模块（5），与所述控制模块（6）电性连接，并设置在所述手套本体（1）上对应各手指的位置；所述控制模块（6）被配置为：基于所述毫秒级防抖算法，对连续时间窗口内采集到的运动参数进行高频滤波与趋势分析，以区分患者主动运动信号与病理性抖动信号，并仅当判定为主动运动信号时，控制所述驱动执行模块（5）输出相应的辅助力矩。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述运动传感器包括惯性测量单元（3）和弯曲传感器（2）；所述惯性测量单元（3）用于采集手指的角速度与加速度参数，所述弯曲传感器（2）用于采集手指关节的弯曲角度参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述毫秒级防抖算法包括：以1-10毫秒的采样周期实时获取所述运动参数；对所述运动参数进行滑动窗口滤波处理，滤除高频噪声；计算滑动窗口内运动参数的方差与变化率；当所述方差小于第一阈值且变化率小于第二阈值时，判定当前信号为病理性抖动信号，并阻断控制指令输出；当所述方差大于等于第一阈值且变化率大于等于第二阈值时，判定为主动运动信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述控制模块（6）还包括自适应调节单元，用于根据患者的历史运动数据动态调整所述第一阈值和第二阈值。

5.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述驱动执行模块（5）为形状记忆合金丝，其沿各手指的纵向布置，并在通电时收缩以驱动手指弯曲。

6.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述驱动执行模块（5）为微型气动人工肌肉，固定在手套本体（1）的手背侧（10）。

7.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：还包括肌电信号传感器（4），设置在手套本体（1）的腕部或手背，用于采集患者前臂相关肌群的肌电信号，作为运动意图的辅助判断依据。

8.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：还包括反馈模块（7），与所述控制模块（6）连接，用于在判定为抖动信号时向患者提供振动或声音提示。

9.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：所述控制模块（6）封装于一个可拆卸的腕带式控制盒内，所述手套本体（1）通过柔性电路板或导线与所述控制盒电连接。

10.根据权利要求1所述的一种基于毫秒级防抖算法的手部康复手套防抖控制装置，其特征在于：还包括无线通信模块（8），用于将患者的运动数据和防抖处理结果上传至外部终端。