肌肉形变的测量系统及柔性传感器的制作方法

摘要

本发明实施例公开了一种肌肉形变的测量系统及柔性传感器的制作方法。该系统包括：多通道柔性传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块及数据处理模块；多通道柔性传感器模块的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与蓝牙模块的输入端相连，蓝牙模块的输出端与数据处理模块的输入端相连；多通道柔性传感器模块设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将肌肉形变信号发送至信号采集模块；信号采集模块对肌肉形变信号进行处理后发送至蓝牙模块，蓝牙模块将肌肉形变信号发送至数据处理模块；数据处理模块对肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。本发明实施例提供的肌肉形变的测量系统，可以提高肌肉形变测量的准确性及便捷性。

权利要求

1.一种肌肉形变的测量系统，其特征在于，包括：多通道柔性传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块及数据处理模块；

所述多通道柔性传感器模块的输出端与所述信号采集模块的输入端相连，所述信号采集模块的输出端与所述蓝牙模块的输入端相连；

所述多通道柔性传感器模块设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将所述肌肉形变信号发送至所述信号采集模块；所述信号采集模块对所述肌肉形变信号进行处理后发送至所述蓝牙模块，所述蓝牙模块将所述肌肉形变信号发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块对所述肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块包括微控制单元MCU、多路模拟开关及模数转换器采样电路；

所述多路模拟开关的输入端与所述多通道柔性传感器模块的输出端相连，所述多路模拟开关的输出端与所述模数转换器采样电路的输入端相连，所述模数转换器采样电路输出端与所述微控制单元的输入端相连，所述微控制单元的输出端与所述蓝牙模块的输入端相连；

所述微控制单元的控制端分别与所述多路模拟开关的受控端和所述模数转换器采样电路的受控端相连；所述微控制单元控制所述多路模拟开关与所述多通道柔性传感器模块的导通或断开；所述微控制单元控制所述模数转换器采样电路对所述肌肉形变信号进行模数转换；所述微控制单元对由多通道柔性传感器模块获取的多路肌肉形变信号进行数据打包，并将打包后的肌肉形变信号发送至所述蓝牙模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括滤波电路；

所述滤波电路设置于所述多路模拟开关和所述模数转换器采样电路之间，所述滤波电路的输入端与所述多路模拟开关的输出端相连，所述滤波电路的输出端与所述模数转换器采样电路的输入端相连；所述滤波电路用于对肌肉形变信号进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：电源模块；所述电源模块用于给所述信号采集模块和所述蓝牙模块供电。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多通道柔性传感器模块由表面镀有纳米金的柔性材料制成。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多通道柔性传感器模块为16通道柔性传感器模块。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块为计算机或移动终端。

8.一种柔性传感器的制作方法，其特征在于，包括：

将纳米金柔性材料裁剪成预设大小的长条；

将柔性导线放置于纳米金图层上，并使用银胶将所述柔性导线和所述纳米金材料进行胶合；

待银胶干燥后，使用硅胶封装胶合点；

待硅胶凝固后，将纳米金柔性材料放置于设定磨具中，并使用硅胶将传感器进行封装。

说明书

肌肉形变的测量系统及柔性传感器的制作方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及传感器技术领域，尤其涉及一种肌肉形变的测量系统及柔性传感器的制作方法。

背景技术

[0002] 在进行人体动作模态识别时，可以根据肌肉的形变啦预测人体动作。以手的动作为例，当人体做出不同形态的动作时，手臂的肌肉(如肱二头肌、指深屈肌等)会受到神经信号的控制，从而产生不同的肌肉形变，进而去精准的控制某个动作。因而，测量肌肉的形变显得尤为重要。

[0003] 现有技术中，测量肌肉形变的方式包括光学测量法及肌电信号传感器测量法等。其中，光学测量法具有成本高、采样速度低的缺点；肌电信号传感器测量法，测量时需要专门的凝胶黏贴皮肤，会对受试者造成体感不适，而且准确度也不高。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种肌肉形变的测量系统及柔性传感器的制作方法，以实现对肌肉形变的测量，可以提高测量的准确性及便捷性。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种肌肉形变的测量系统，该系统包括：多通道柔性传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块及数据处理模块；

[0006] 所述多通道柔性传感器模块的输出端与所述信号采集模块的输入端相连，所述信号采集模块的输出端与所述蓝牙模块的输入端相连；

[0007] 所述多通道柔性传感器模块设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将所述肌肉形变信号发送至所述信号采集模块；所述信号采集模块对所述肌肉形变信号进行处理后发送至所述蓝牙模块，所述蓝牙模块将所述肌肉形变信号发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块对所述肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。

[0008] 进一步地，所述信号采集模块包括微控制单元MCU、多路模拟开关及模数转换器采样电路；

[0009] 所述多路模拟开关的输入端与所述多通道柔性传感器模块的输出端相连，所述多路模拟开关的输出端与所述模数转换器采样电路的输入端相连，所述模数转换器采样电路输出端与所述微控制单元的输入端相连，所述微控制单元的输出端与所述蓝牙模块的输入端相连；

[0010] 所述微控制单元的控制端分别与所述多路模拟开关的受控端和所述模数转换器采样电路的受控端相连；所述微控制单元控制所述多路模拟开关与所述多通道柔性传感器模块的导通或断开；所述微控制单元控制所述模数转换器采样电路对所述肌肉形变信号进行模数转换；所述微控制单元对由多通道柔性传感器模块获取的多路肌肉形变信号进行数据打包，并将打包后的肌肉形变信号发送至所述蓝牙模块。

[0011] 进一步地，所述信号采集模块还包括滤波电路；

[0012] 所述滤波电路设置于所述多路模拟开关和所述模数转换器采样电路之间，所述滤波电路的输入端与所述多路模拟开关的输出端相连，所述滤波电路的输出端与所述模数转换器采样电路的输入端相连；所述滤波电路用于对肌肉形变信号进行滤波处理。

[0013] 进一步地，还包括：电源模块；所述电源模块用于给所述信号采集模块和所述蓝牙模块供电。

[0014] 进一步地，所述多通道柔性传感器模块由表面镀有纳米金的柔性材料制成。

[0015] 进一步地，所述多通道柔性传感器模块为16通道柔性传感器模块。

[0016] 进一步地，所述数据处理模块为计算机或移动终端。

[0017] 第二方面，本发明实施例还提供了一种柔性传感器的制作方法，该方法包括：

[0018] 将纳米金柔性材料裁剪成预设大小的长条；

[0019] 将柔性导线放置于纳米金图层上，并使用银胶将所述柔性导线和所述纳米金材料进行胶合；

[0020] 待银胶干燥后，使用硅胶封装胶合点；

[0021] 待硅胶凝固后，将纳米金柔性材料放置于设定磨具中，并使用硅胶将传感器进行封装。

[0022] 本发明实施例提供的肌肉形变的测量系统，包括：多通道柔性传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块及数据处理模块；多通道柔性传感器模块的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与蓝牙模块的输入端相连，蓝牙模块的输出端与数据处理模块的输入端相连；多通道柔性传感器模块设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将肌肉形变信号发送至信号采集模块；信号采集模块对肌肉形变信号进行处理后发送至蓝牙模块，蓝牙模块将肌肉形变信号发送至数据处理模块；数据处理模块对肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。采用多通道柔性传感器模块对肌肉不同位置的形变信息进行采集，并且通过蓝牙模块将肌肉形变信号发送至数据处理模块，无需有线连接，可以提高肌肉形变测量的准确性及便捷性。

附图说明

[0023] 图1是本发明实施例一中的另一种肌肉形变的测量系统的结构示意图；

[0024] 图2是本发明实施例一中的另一种肌肉形变的测量系统的结构示意图；

[0025] 图3a是本发明实施例二中的一种柔性传感器的制作方法的流程图；

[0026] 图3b是本发明实施例二中的一种柔性传感器的制作方法的示意图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0028] 实施例一

[0029] 图1为本发明实施例一提供的一种肌肉形变的测量系统的结构示意图，本实施例可适用于对肌肉形变进行测量的情况，如图1所示，该系统包括：多通道柔性传感器模块110、信号采集模块120、蓝牙模块130及数据处理模块140。

[0030] 多通道柔性传感器模块110的输出端与信号采集模块120的输入端相连，信号采集模块120的输出端与蓝牙模块130的输入端相连。

[0031] 多通道柔性传感器模块110设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将肌肉形变信号发送至信号采集模块120；信号采集模块120对肌肉形变信号进行处理后发送至蓝牙模块130，蓝牙模块130将肌肉形变信号发送至数据处理模块140；数据处理模块140对肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。

[0032] 其中，柔性传感器可以是由表面镀有纳米金的柔性材料或者表面镀有纳米银的柔性材料制成的传感器。柔性材料可以是具有优良可弯性能的仿人类皮肤的人造柔性材料，形状可以是矩形长条，在制作过程中传感器的大小可以以实际待测部位的肌肉来确定形状及大小。柔性传感器的工作原理可以是，肌肉发生形变时，带动柔性材料发生形变，使得柔性材料的阻抗发生变化，从而引起电压的变化，即将肌肉形变信号转化为电压信号，通过检测电压信号的变化来确定肌肉形变信息。

[0033] 多通道柔性传感器模块110可以是由多个柔性材料制成的多个传感器组成的多通道传感器模块，或者是在一个柔性材料制成的传感器上设置多个形变采集点而形成的多通道传感器模块。柔性传感器模块的通道数量可以是任意的正整数，优选的，本实施例中，是16通道柔性传感器模块。

[0034] 信号采集模块120对多通道柔性传感器模块发送来的肌肉形变信号进行滤波、模数转化及数据打包等处理。蓝牙模块130利用蓝牙协议实现对数据的发送和接收。数据处理模块140可以是具有数据处理功能的计算机或者移动终端等。

[0035] 本实施例中，当肌肉发生形变时，设置于肌肉表面的多通道柔性传感器110随着发生形变，并产生肌肉形变信号，多通道柔性传感器110将肌肉形变信号发送至信号采集模块120，信号采集模块120对肌肉形变信号进行滤波、模数转化及数据打包等处理后，发送至蓝牙模块130，蓝牙模块130将处理后的数据分析模块140，以便数据处理模块对肌肉形变信号进行分析。

[0036] 可选的，图2为本发明实施例一提供的另一种肌肉形变的测量系统的结构示意图，如图2所示，信号采集模块包括多路模拟开关121、模数转换器采样电路122及微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)123。

[0037] 多路模拟开关121的输入端与多通道柔性传感器模块110的输出端相连，多路模拟开关121的输出端与模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)采样电路122的输入端相连，模数转换器采样电路122输出端与微控制单元123的输入端相连，微控制单元123的输出端与蓝牙模块130的输入端相连；

[0038] 微控制单元123的控制端分别与多路模拟开关121的受控端和模数转换器采样电路122的受控端相连；微控制单元123控制多路模拟开关121与多通道柔性传感器模块110的导通或断开；微控制单元123控制模数转换器采样电路122对肌肉形变信号进行模数转换；微控制单元123对由多通道柔性传感器模块110获取的多路肌肉形变信号进行数据打包，并将打包后的肌肉形变信号发送至蓝牙模块130。

[0039] 本实施例中，微控制单元123控制多路模拟开关121与多通道柔性传感器模块110的导通或断开，以采集各个通道的柔性传感器的肌肉形变信号。从多通道柔性传感器模块110采集到的肌肉形变信号为模拟信号，微控制单元123控制模数转换器采样电路122对肌肉形变信号进行模数转换，转换为数字信号。转换为数字信号的肌肉形变信号经控制单元
123进行数据打包后发送至蓝牙模块130。

[0040] 可选的，信号采集模块120还包括滤波电路；滤波电路设置于多路模拟开关121和模数转换器采样电路122之间，滤波电路的输入端与多路模拟开关121的输出端相连，滤波电路的输出端与模数转换器采样电路的输入端相连；滤波电路用于对肌肉形变信号进行滤波处理，将肌肉形变信号中的噪声信号滤除掉。

[0041] 可选的，系统还包括电源模块150；电源模块150用于给信号采集模块120和蓝牙模块供电130。电源模块可以采用低功耗自制小型锂离子电池进行供电。

[0042] 本发明实施例提供的肌肉形变的测量系统，包括：多通道柔性传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块及数据处理模块；多通道柔性传感器模块的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与蓝牙模块的输入端相连，蓝牙模块的输出端与数据处理模块的输入端相连；多通道柔性传感器模块设置于肌肉表面，用于采集肌肉形变信号，并将肌肉形变信号发送至信号采集模块；信号采集模块对肌肉形变信号进行处理后发送至蓝牙模块，蓝牙模块将肌肉形变信号发送至数据处理模块；数据处理模块对肌肉形变信号进行分析，获得肌肉形变信息。采用多通道柔性传感器模块对肌肉不同位置的形变信息进行采集，并且通过蓝牙模块将肌肉形变信号发送至数据处理模块，无需有线连接，可以提高肌肉形变测量的准确性及便捷性。

[0043] 实施例二

[0044] 图3a为本发明实施例二提供的一种柔性传感器的制作方法的流程图。如图3所示，该方法包括如下步骤：

[0045] 步骤210，将纳米金柔性材料裁剪成预设大小的长条。

[0046] 其中，设定大小可以由实际待测部位肌肉来确定，例如可以是7×0.7cm的长条。

[0047] 步骤220，将柔性导线放置于纳米金图层上，并使用银胶将柔性导线和纳米金材料进行胶合。

[0048] 步骤230，待银胶干燥后，使用硅胶封装胶合点。

[0049] 步骤240，待硅胶凝固后，将纳米金柔性材料放置于设定磨具中，并使用硅胶将传感器进行封装。

[0050] 其中，设定磨具可以是根据实际需求而选取的磨具。

[0051] 图3b为本发明实施例二提供的一种柔性传感器的制作方法的示意图，如图3b所示，首先，将纳米金柔性材料裁剪成设定大小的长条，使用银胶将柔性导线放置于纳米金图层，接着使用银胶胶合。待银胶干燥后，使用硅胶封装住保护胶合点。待硅胶凝固后，可以将整个传感器置于一模具中，使用硅胶将整个传感器进行封装保护。

[0052] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。