可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统及方法

1.一种可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，包括康复施力检测装置、控制主板和上位机，其特征在于，所述控制主板包括：信号调理模块，用于将所述康复施力检测装置获取的足底压力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；位置速度感应模块，用于获取使用者足部的位置速度信号；主控芯片，用于将所述足底压力数字信息经过压力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号；蓝牙模块，用于将声音频率信号和位置速度信号发送给上位机；电源管理模块，用于向信号调理模块、位置速度感应模块、主控芯片以及蓝牙模块提供电源；所述上位机，用于分析声音频率和位置速度变化，并播放相应的声音以提醒使用者。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述康复施力检测装置包括压力传感器，康复施力检测装置使用时置于使用者脚底，所述压力传感器通过接口连接至所述信号调理模块。
3.根据权利要求2所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述压力传感器分别与第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头、外侧足弓以及足跟对应设置。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式下肢康复训练和步行辅助系统，其特征在于，所述康复施力检测装置为康复训练和步行辅助专用鞋或专用鞋垫。
5.一种下肢康复训练和步行辅助方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)康复施力检测装置记录足底每个压力传感器每次的压力和对时间数据；
(2)将康复施力检测装置获取的足底压力信号传送给信号调理模块，信号调理模块对该足底压力信号进行采样、滤波及模数转换，得到动态变化的足底压力数字信息；
(3)位置速度感应模块获取使用者足部的位置速度信号，并将该位置速度信号通过蓝牙模块发送给上位机；
(4)主控芯片将所述足底压力数字信息经过压力音频信号转换算法，转换成对应的声音频率信号，并将该声音频率信号和位置速度信号通过蓝牙模块发送给上位机；
(5)上位机分析声音频率和位置速度变化，利用压力音频转换方法，运用仿生学原理来模仿触压觉的生理过程，建立足底受力与听觉信号间的一对一的联系，并播放相应的声音以提醒使用者，实现感觉替代功能。
6.根据权利要求5所述的下肢康复训练和步行辅助方法，其特征在于，步骤(5)中，还包括肌肉痉挛预判方法，通过分析各压力传感器的数据变化，在小腿肌肉痉挛尚未出现之前便可提示即将出现肌痉挛，所述压力传感器包括前足区传感器和后足区传感器，所述肌肉痉挛预判具体方法如下：
设定痉挛触发值ES：记录使用者感觉患肢出现僵硬感的前N步对应的前足区传感器压力值Sq1、Sq2、···Sqn和后足区传感器压力值Sh1、Sh2···Shn，其中n≥3；计算前足区冲量占比ES作为痉挛触发值，公式如下：
进行痉挛预判：实际使用时，记录使用者最后N步的前足区传感器和后足区传感器的压力值，将前足区传感器和后足区传感器的压力值代入公式(1)中，计算实际前足区冲量占比E，当E≥K*ES时，播放相应的声音以提醒使用者，当E7.根据权利要求6所述的下肢康复训练和步行辅助方法，其特征在于，所述前足区传感器分别与第一跖、第一和二跖骨头中点、第四跖骨头以及外侧足弓对应设置，所述后足区传感器与足跟对应设置。
8.根据权利要求6所述的下肢康复训练和步行辅助方法，其特征在于，所述系数K取
80％。
9.根据权利要求6所述的下肢康复训练和步行辅助方法，其特征在于，步骤(5)中，所述压力音频转换方法具体为：
设定压力零点A、量程下限B、安全值C以及压力上限值D一共四个节点，该四个节点将足底压力值分为四个档位，当压力值位于A-B段时，无任何声音播放；当压力值位于C-D段时，播放音调较高的音频，提示接近压力上限值；当压力值超过D时，播放音调尖锐的音频；
当压力值位于B-C段时，配以多种音调的音频，使用者可根据音调不同感知负重大小。

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