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本發(fā)明公開了一種可穿戴式助力外骨骼下肢機(jī)構(gòu)，它包括：腰部、左腿、右腿、液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制器、電源模塊；其中，所述右腿和左腿結(jié)構(gòu)相同，分別與腰部鉸接，并對(duì)稱設(shè)置在腰部?jī)蓚?cè)；液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別與左腿和右腿相連，并對(duì)其進(jìn)行控制；液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)控制器相連；電源模塊對(duì)液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電。髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)協(xié)作來完成行走，共有7個(gè)自由度，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)各有3個(gè)自由度，分別是屈/伸運(yùn)動(dòng)，外展/內(nèi)收，旋內(nèi)/旋外運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)有1個(gè)的屈/伸運(yùn)動(dòng)的自由度。本發(fā)明機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、穿戴方便、長(zhǎng)度可調(diào)性、適合不同身高體重的人穿戴和外骨骼各關(guān)節(jié)活動(dòng)自如等特點(diǎn)。

本發(fā)明提供了一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。腰部曲桿兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接，背部承重板的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪和卷簧同軸設(shè)置，棘輪通過鍵槽與軸固定，吊帶軸固定，并纏繞于軸周圍，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機(jī)架固定，棘爪彈簧的一端與機(jī)架固定，另一端與棘爪連接，棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線連接，帶有球鉸的連桿開一環(huán)形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，中間彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，帶有球鉸的連桿與腰部曲桿之間為球面副連接。主要用于人工搬運(yùn)助力。

 手勢(shì)交互式新一代智能人機(jī)交互的重要發(fā)展方向之一，在可穿戴設(shè)備、智能電視、數(shù)字娛樂等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。本成果以攝像頭作為硬件平臺(tái)，從第一視角出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高性能手勢(shì)跟蹤及識(shí)別技術(shù)；利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研發(fā)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的魯棒人手檢測(cè)、人手跟蹤、手指檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，能夠很好地提取出指尖特征和手勢(shì)特征，從而實(shí)現(xiàn)在第一視角下人手高性能準(zhǔn)確檢測(cè)和手勢(shì)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了第一視角下的空中手寫創(chuàng)新應(yīng)用示范系統(tǒng)。 相關(guān)技術(shù)獲得多項(xiàng)省級(jí)以上科技創(chuàng)新競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，申請(qǐng)了發(fā)明專利8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)

針對(duì)目前上肢康復(fù)機(jī)器人多為臺(tái)式，體積龐大、不便移動(dòng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人，該機(jī)器人采用背包式的背負(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可方便穿戴在患者身上，輔助患者進(jìn)行上肢康復(fù)訓(xùn)練的同時(shí)，還可輔助其日常生活，具有一定的功能增強(qiáng)作用；該機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包含肩部訓(xùn)練模塊、肘部訓(xùn) 練模塊及背負(fù)模塊，其中肩關(guān)節(jié)具有 3DOF、肘關(guān)節(jié)具有 1DOF，且肩寬和兩臂長(zhǎng)度均可調(diào)，很好的適應(yīng)了不同患者的需求，此外，在肘關(guān)節(jié)處采用了卷簧平衡機(jī)構(gòu)和對(duì)應(yīng)的自鎖機(jī)構(gòu)，在肩部機(jī)構(gòu)使用了拉簧平衡機(jī)構(gòu)，通過這些平衡

天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院聯(lián)合天津松輝醫(yī)儀醫(yī)療設(shè)備有限公司、上海貝瑞電子科技有限公司，結(jié)合新冠肺炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)，攻關(guān)研發(fā)出一套可穿戴組合式智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，能遠(yuǎn)程監(jiān)控患者的血氧含量、呼吸頻率、心跳速度等核心生理指標(biāo)，以及體位、呼吸阻力等特定生理指標(biāo)，并通過多模信息融合與自動(dòng)判別，實(shí)現(xiàn)病情模式的智能分析與及時(shí)預(yù)警。該項(xiàng)目有望緩解新冠肺炎輕癥患者人數(shù)眾多對(duì)醫(yī)務(wù)人員數(shù)量的需求，減輕醫(yī)務(wù)工作人員的工作強(qiáng)度，降低醫(yī)患交叉感染的概率，將對(duì)新冠肺炎疫情防控起到積極作用。同時(shí)，該項(xiàng)目也可用于其他呼吸系統(tǒng)疾病的“早發(fā)現(xiàn)，早治療”，降低普通患者到危重患者的發(fā)生概率。該項(xiàng)目采用PSoC集成系統(tǒng)，集成血氧、脈率、口鼻氣流、阻抗呼吸等多種監(jiān)測(cè)傳感器，除了能準(zhǔn)確采集人體血氧飽和度、脈率、呼吸等生理信號(hào)之外，又同時(shí)融合了特定加速度傳感器，可以實(shí)時(shí)提取病人的體位變化，以及咳嗽帶來的氣流阻力變化，為新冠肺炎患者的病征監(jiān)護(hù)提供了針對(duì)性的解決方案。該智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)基于組合式模塊，便于患者個(gè)人自行穿戴，也可以根據(jù)需求配戴單個(gè)組件進(jìn)行單項(xiàng)功能監(jiān)測(cè)。用戶只要不進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，穿戴后完全可以正常的活動(dòng)并不影響監(jiān)測(cè)過程，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可通過藍(lán)牙技術(shù)傳輸至手機(jī)App，并通過手機(jī)4G功能傳輸至云端，醫(yī)生在辦公室就可以看到患者數(shù)據(jù)，無論患者身處在醫(yī)院、家里或留觀點(diǎn)。系統(tǒng)可在云端對(duì)患者生理信號(hào)進(jìn)行分析，集合臨床診斷原則，提取與以新冠肺炎為代表的呼吸疾病相關(guān)數(shù)據(jù)，以初步判斷患者的病情狀態(tài)與變化趨勢(shì)。該項(xiàng)目已經(jīng)完成了系統(tǒng)硬件研發(fā)工作，核心硬件模塊獲得醫(yī)療器械注冊(cè)認(rèn)證，將根據(jù)臨床使用的結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的軟件分析功能。目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在與天津大學(xué)附屬醫(yī)院合作，啟動(dòng)開展項(xiàng)目臨床測(cè)試并推廣應(yīng)用。

視覺掃描建模：研發(fā)形成基于子地圖的大尺度環(huán)境掃描建模，實(shí)現(xiàn)了多人協(xié)同的多階段地圖創(chuàng)建、拓?fù)?語(yǔ)義地圖描述、無須標(biāo)記點(diǎn)的設(shè)備對(duì)象外觀稠密掃描建模。 人員綜合定位：引入深度學(xué)習(xí)技術(shù)，在不需要部署額外設(shè)備、不依賴GPS信號(hào)的環(huán)境下，研發(fā)形成了基于視覺/慣導(dǎo)的人員綜合定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了未知環(huán)境下同時(shí)建圖與定位（SLAM）、可達(dá)80m×80m室內(nèi)外環(huán)境下分米級(jí)人員定位。 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作業(yè)輔助：結(jié)合分層地圖描述、數(shù)字化作業(yè)指導(dǎo)卡與作業(yè)人員定位等核心技術(shù)，配合頭戴式AR智能眼鏡/便攜式移動(dòng)終端，研發(fā)了含前后臺(tái)通信結(jié)構(gòu)的多人協(xié)同作業(yè)指導(dǎo)、作業(yè)人員安全管控、巡檢路徑校核、可視化裝配引導(dǎo)等關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，形成了智能化電力運(yùn)維檢修、應(yīng)急演練作業(yè)人員的新工作模式。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹Semi-dry可穿戴腦電測(cè)量系統(tǒng)可穿戴腦電測(cè)量系統(tǒng)世界首創(chuàng)的Semi-Dry EEG水電級(jí)腦電系統(tǒng)（半干式電極），能夠在腦電電極上通過少量水滴濕潤(rùn)的情況下執(zhí)行高質(zhì)量信號(hào)采集的技術(shù)（半干式電極幾乎是干燥的），實(shí)際數(shù)據(jù)質(zhì)量比干電極腦電系統(tǒng)更精確。與純干電極設(shè)備對(duì)比，Semi-Dry EEG半干式電極腦電設(shè)備可以只使用少量水滴的濕度，但采集腦電信號(hào)質(zhì)量比干電極更好；與傳統(tǒng)的凝膠電極對(duì)比，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間比大大縮短，極短的系統(tǒng)配置時(shí)間即可開始工作，使用后無需清潔設(shè)備和頭部。少量水滴對(duì)比長(zhǎng)時(shí)間涂抹凝膠對(duì)于參與者來說也大大提高了用戶體驗(yàn)與滿意度，并且一旦完成實(shí)驗(yàn)水滴會(huì)蒸發(fā)掉（不需要像凝膠電極腦電系統(tǒng)一樣清潔設(shè)備和頭部）。Semi-Dry EEG/ERP系統(tǒng)是緊湊型便攜式腦電系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)記錄8-64個(gè)EEG通道；由于Semi-Dry半干式電極傳感器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，濕度可持續(xù)長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)，適合長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)連續(xù)采集，為用戶提供了自由移動(dòng)的高可用性。當(dāng)進(jìn)行高導(dǎo)聯(lián)實(shí)驗(yàn)采用20-64個(gè)傳感器時(shí)，用戶可以更好地配置，使用更舒適。同時(shí)通過津發(fā)科技ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測(cè)試云平臺(tái)的EEG腦電同步采集分析模塊擁有能夠協(xié)同工作并與其他眼動(dòng)傳感器、生物傳感器實(shí)時(shí)同步測(cè)量身體生理參數(shù)（如HRV，EDA，BVP，RESP，EMG等）。Semi-Dry EEG傳感器放置在標(biāo)準(zhǔn)位置，高度穩(wěn)定的觸點(diǎn)和有源屏蔽，另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)具有主動(dòng)屏蔽，與濕度傳感器相結(jié)合，使傳感器接觸更穩(wěn)定，這意味著在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下采集信號(hào)質(zhì)量更好，即使在戶外作業(yè)條件下或存在電磁噪聲的情況下，也能實(shí)現(xiàn)可靠，精確的數(shù)據(jù)記錄。專為實(shí)驗(yàn)室外真實(shí)自然戶外現(xiàn)場(chǎng)研究條件下多功能監(jiān)控腦電圖而設(shè)計(jì)，其操作簡(jiǎn)便佩戴舒適，系統(tǒng)配置非?？焖偾也恍枰褂秒娊饽z，為研究人員提供了極大的舒適性和極高實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)由于其256Hz-1000Hz高采樣頻率和24Bit高精度也為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究開辟了大量可能性。該設(shè)備可結(jié)合津發(fā)科技ErgoLAB多通道模塊化同步平臺(tái)進(jìn)行基于云架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)同步采集處理，以及多通道人-機(jī)-環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)綜合分析，通過津發(fā)科技ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測(cè)試云平臺(tái)的EEG腦電同步采集分析模塊擁有能夠協(xié)同工作并與其他眼動(dòng)傳感器、生物傳感器實(shí)時(shí)同步測(cè)量身體生理參數(shù)（如HRV，EDA，BVP，RESP，EMG等）。 ErgoLAB平臺(tái)允許與其他技術(shù)同步采集并自主執(zhí)行分析或使用津發(fā)科技ErgoLAB的綜合分析平臺(tái)。此外，對(duì)于任何特殊要求，津發(fā)科技ErgoLAB支持二次開發(fā)定制服務(wù)。定制開發(fā)服務(wù)?支持EEG/ERP/BCI腦電與事件相關(guān)電位分析和BCI腦機(jī)接口技術(shù)開發(fā)?實(shí)時(shí)多通道信號(hào)時(shí)域分析;?實(shí)時(shí)多通道信號(hào)頻域分析;?兼容OpenVibe、BCI2000、EEGLab等第三方BCI腦機(jī)接口軟件?支持SSVEP、ERP/P300、MI三種主流BCI腦機(jī)接口研究范式;?識(shí)別多種BCI腦機(jī)接口指令;?提供成熟的BCI腦機(jī)接口算法;BCI腦機(jī)接口應(yīng)用? BCI腦機(jī)接口基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái);? BCI腦機(jī)接口+外骨骼;? BCI腦機(jī)接口+機(jī)器人;? BCI腦機(jī)接口+VR虛擬現(xiàn)實(shí)交互。與廣泛的數(shù)據(jù)同步將腦電數(shù)據(jù)與廣泛的數(shù)據(jù)同步，包括常用的生理數(shù)據(jù)GSR皮膚電，呼吸和心率等、EEG腦電，眼動(dòng)、fNIRS近紅外腦成像，人體動(dòng)作，行為觀察、面部表情、生物力學(xué)、人機(jī)交互。實(shí)現(xiàn)極低延遲的同步水平同時(shí)確保您的整體方案的便攜性。Pro Glasses 2 提供了獨(dú)有的硬件同步能力，無需攜帶沉重的筆記本電腦。數(shù)據(jù)分析模塊如果研究人員希望得到比實(shí)時(shí)觀察更深入、全面的結(jié)論， ErgoLAB可提供數(shù)據(jù)后期分析的強(qiáng)大工具。該軟件為可穿戴式眼動(dòng)追蹤研究而設(shè)計(jì)，功能包括數(shù)據(jù)的疊加、詮釋和可視化等。

北工業(yè)大學(xué)楊麗副研究員與賓州州立大學(xué)程寰宇(Huanyu Cheng)助理教授，利用激光直寫技術(shù)，成功研制出具有自加熱功能的激光誘導(dǎo)石墨烯柔性氣體傳感平臺(tái)。該技術(shù)使用激光圖案化的類似石墨烯的高度多孔納米材料作為電極，以較具代表性的納米材料（還原氧化石墨烯、二硫化鉬或者兩者的組合；氧化鋅和氧化銅組成的金屬氧化物復(fù)合材料）作為氣體敏感材料，監(jiān)測(cè)氣體、生物分子和化學(xué)物質(zhì)。該平臺(tái)由多個(gè)傳感器陣列組成，每個(gè)傳感單元由LIG細(xì)線傳感區(qū)域和Ag/LIG的蛇形連接區(qū)域組成。在連接區(qū)域創(chuàng)建銀涂層的蛇形線條，通過向銀涂層施加電流，氣體感應(yīng)區(qū)域由于電阻的逐漸增大而局部加熱，從而實(shí)現(xiàn)自加熱功能，替代了大多數(shù)可穿戴傳感器的插指電極和額外的加熱器，顯著降低了加工的復(fù)雜度和設(shè)備能耗。此外，蛇形線條的設(shè)計(jì)可以使傳感器像彈簧一樣拉伸，以適應(yīng)身體的不同彎曲變化，實(shí)現(xiàn)了可穿戴性。該平臺(tái)在自加熱升溫條件下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)NO2氣體的高選擇性、超低濃度的快速響應(yīng)和恢復(fù)，檢測(cè)限可以達(dá)到1.2ppb。該成果以題為“Novel gas sensing platform based on a stretchable laser-induced graphene pattern with self-heating capabilities” 最近發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上，并作為back cover 進(jìn)行highlight 發(fā)表。

聯(lián)網(wǎng)登錄后臺(tái)服務(wù)器，查詢和瀏覽網(wǎng)頁(yè)及數(shù)字維修資料；通過FTP客戶端，從后臺(tái)服務(wù)器下載文件及解壓壓縮文件至SD存儲(chǔ)卡；拍攝現(xiàn)場(chǎng)圖片、短視頻并傳回服務(wù)器供分析處理；實(shí)時(shí)加密通話，方便現(xiàn)場(chǎng)維修人員與專家團(tuán)交流溝通；語(yǔ)音命令識(shí)別，解放操作人員雙手等。 應(yīng)用領(lǐng)域： 飛機(jī)維修，宇航員執(zhí)行任務(wù)，大型機(jī)械遠(yuǎn)程維修，遠(yuǎn)程醫(yī)療，軍事作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)等。 特色及先進(jìn)性： 輕便可穿戴，雙目成像眼睛，語(yǔ)音識(shí)別解放雙手，通話加密，強(qiáng)大的后臺(tái)專家資源支持等。 解決的關(guān)鍵問題和實(shí)施后效果： 解放了遠(yuǎn)程維修人員的雙手，使維修現(xiàn)場(chǎng)能夠得到后臺(tái)強(qiáng)大的專家資源支持，實(shí)施后可以大大節(jié)省維修時(shí)間，解決更多復(fù)雜的維修問題。 圖1 雙目可穿戴設(shè)備實(shí)物 圖2 單目可穿戴設(shè)備實(shí)物

先后承擔(dān)多項(xiàng)可穿戴計(jì)算機(jī)相關(guān)的國(guó)家863計(jì)劃、自然科學(xué)基金和總裝預(yù)研項(xiàng)目，積累了豐富的研究成果和系列產(chǎn)品系統(tǒng)，主要包括：1） 面向軍事、工業(yè)、娛樂以及教育科研等不同應(yīng)用領(lǐng)域的多款微型化、超低功耗、特殊形態(tài)的高性能可穿戴計(jì)算機(jī)樣機(jī)，參見圖1；2） 多款單/雙目、超輕型、大視場(chǎng)、視透型微型頭戴顯示器，以及相關(guān)的數(shù)字化頭盔、頭戴影音播放系統(tǒng)、智能眼鏡系統(tǒng)等，參見圖2；3） 多款新形態(tài)可穿戴計(jì)算系統(tǒng)交互輸入裝置，包括結(jié)合慣性跟蹤和無線傳輸?shù)氖殖质絾问宙I鼠；基于身體傳感網(wǎng)絡(luò)的用戶動(dòng)作捕獲與交互輸入系統(tǒng)；基于柔性和編織電路的臂式鍵盤等，參見圖3。