[00893547]高性能智能电子假手关键技术研发及应用

中国现有肢体残疾患者2970多万人，其中有约800万人有安装假肢的需求，而假手(上肢假肢)对上肢截肢患者的功能康复具有重要作用。中国假手产品技术水平与发达国家有很大差距。中国市场上的中高端肌电电子假手基本被国外品牌所垄断，价格昂贵，严重制约了残疾人生活质量的提高。项目研发的高性能智能电子假手关键技术，以及基于这些技术开发的系列智能电子假手产品，改善了传统假手的可用性与截肢者的生活质量，从整体上提升了中国肌电电子假手行业的技术水平，打破了国外企业在中国高性能电子假手市场的垄断，提高了中国假肢产品的市场竞争力。项目主要研究内容及创新点如下：1.首次实现了国产肌电假手动作速度与力度基于患者“意愿”的顺滑可调性。研发了创新的智能动态比例控制技术，使假手系统根据不同肌电信号的强度产生不同的输出驱动信号，并结合自动增益与高频脉冲驱动技术，提高了控制的顺滑性，首次实现了肌电假手握紧力及开合时间的无级顺滑可调，其紧力顺滑可调范围0～35N(普通肌电假手固定为约28N，不可调)。2.提出并研发了国际上第一个基于肌电/语音混合控制技术的多自由度电子假手。研发了一种基于多模式触发转换与协同工作的肌电/语音混合控制技术，对多自由度电子假手进行动作控制，解决了部分患者长期或临时无法使用肌电假手的难题。通过设计抗噪声干扰的高性能语音控制电路，实现了假手在噪声环境(50dB)下语言控制的高准确率(大于90%)。3.首次把动态阈值法应用于肌电假手，并解决了假手对极微弱肌电信号的检测与抗电磁干扰问题。首次提出并研发了一种新型的肌电假手动态阈值控制算法，配合高输入阻抗前置放大器新型软件算法等技术，使低至10μv的极微弱肌电信号的截肢者也可以轻松自然地使用肌电假手(普通肌电假手高于120μV)。通过设计新型抗干扰电极、有源双T滤波与数字滤波等新技术，首次解决了微弱肌电信号在大增益条件下的电磁干扰问题。该项目所达到的技术指标为：手机与肌电电极距离≤25mm(普通肌电假手≥1500mm)。4.研发了一种创新的紧凑型仿生可屈曲假手腕关节。创新的三级行星轮传动机构及封闭式设计使仿生曲腕关节具有和正常人体解剖功能相似的体积和质量，解决了传统仿生曲腕关节体积大、故障率高的弊端，成为国际上第一个微型闭式传动结构(外型尺寸≤45mm×45mm×45mm)的仿曲腕关节产品。该项目3年累计创造直接产值2600多万元(占国内同类肌电假手近70%的市场，销售量最大)，装配服务产值约1.3亿元，并出口海外，潜在患者用户数以百万计，社会效益显著。该项目获得多项发明专利，填补了中国电子假手多项技术空白，使中国肌电电子假手的技术水平整体上了一个新的台阶，打破了国外同类产品的市场垄断局面。