一种利用摩擦材料形变的接触分离式摩擦纳米发电机

    公开(公告)号:CN112134485A

    公开(公告)日:2020-12-25

    申请号:CN202011016224.3

    申请日:2020-09-24

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: H02N1/04

    摘要: 本发明提供的一种利用摩擦材料形变的接触分离式摩擦纳米发电机,包括相对设置的正极摩擦单元和负极摩擦单元,以及位于正极摩擦单元和负极摩擦单元之间的多个正、负极形变结构;各摩擦单元均分别包括充液腔、填充于充液腔内的导电流体以及由充液腔内引出的电极;在正、负极摩擦单元的充液腔之间形成一空间,多个正、负极形变结构交错设置于该空间内,且各正、负极形变结构的一端分别与正、负极充液腔连通,另一端为自由端;当正、负极摩擦单元的充液腔在外力作用下产生形变时通过其内导电流体的流动分别改变各正、负极形变结构的形状使得相应的正、负极形变结构彼此接触、发生电荷转移。本发明显著增大了摩擦层间的接触面积,以提高输出功率。

    功能电刺激和电机混合驱动的下肢外骨骼装置及控制方法

    公开(公告)号:CN111991694A

    公开(公告)日:2020-11-27

    申请号:CN202010728115.8

    申请日:2020-07-24

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: A61N1/36 A61H1/02

    摘要: 本发明公开了一种功能电刺激和电机混合驱动的下肢外骨骼装置及控制方法,其中,动力式下肢外骨骼系统用于根据实时电机角度和电流信号,建立髋关节电机控制器和膝关节电机控制器的内部动力学模型,对动力学模型进行参数识别,得到髋关节电机控制器和膝关节电机控制器输出的力矩;功能电刺激系统用于接收动力式下肢外骨骼系统反馈的电机角度信息和电流信号,调整刺激参数以生成刺激电流对肌肉进行刺激,输出功能电刺激引起肌肉力矩,通过髋关节电机控制器和膝关节电机控制器输出的力矩和功能电刺激引起肌肉力矩共同驱动患者下肢运动。该装置可以减少电机力矩、功率以及能耗,并同时对患者的下肢肌肉进行康复训练、治疗。

    用于脑损伤后的脑机交互闭环康复训练方法

    公开(公告)号:CN111728822A

    公开(公告)日:2020-10-02

    申请号:CN202010725801.X

    申请日:2020-07-24

    申请人: 清华大学

    摘要: 本发明公开了一种用于脑损伤后的脑机交互闭环康复训练方法,该方法包括:采集并处理运动想象、被动运动、主动运动三类状态的脑电数据;求解其平均去同步电位表征对应激活脑区,选取各状态下前P%个去同步电位值最小的导联,组成分别代表运动意图、感觉反馈和运动感觉激活脑区的三个导联组a、b、c;求解对应的三个平均相位滞后指数矩阵A、B、C分析脑区间功能连接强度;计算矩阵C中导联对a、b的平均相位滞后指数T1,和全部导联对的平均相位滞后指数T0,T1大于T0则验证运动控制闭环形成,利用导联组a解码脑电信号,控制康复机器人执行或停止动作。该方法精确解码大脑皮质的运动控制活动并构建个性化运动控制闭环,提高康复效率。

    基于事件相关电位分布的脑机接口导联选择方法

    公开(公告)号:CN111053553A

    公开(公告)日:2020-04-24

    申请号:CN201911251414.0

    申请日:2019-12-09

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: A61B5/0476

    摘要: 本发明公开了一种基于事件相关电位分布的脑机接口导联选择方法,该方法包括以下步骤:采集全脑区n个导联在M次重复任务下的脑电信号,并对所述脑电信号进行预处理,计算得到功率谱密度矩阵组,n和M均为正整数;将M×n个样本分别以预设导联标签为单位,叠加平均所述功率谱密度矩阵组;在不同波段上计算叠加平均后的功率谱密度矩阵组,得到比例矩阵;对比例矩阵进行升序排序,取排序后的比例矩阵前p个导联作为脑机接口系统在当前受试者的当前任务下的选用导联。该方法为不同任务状态下、不同适用性人群的脑机接口系统的导联选择提供了理论依据和支持。

    基于多模态信息评估患者训练投入程度的方法及装置

    公开(公告)号:CN111012307A

    公开(公告)日:2020-04-17

    申请号:CN201911175432.5

    申请日:2019-11-26

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: A61B5/00

    摘要: 本发明公开了一种基于多模态信息评估患者训练投入程度的方法及装置,其中,该方法包括:根据患者的肌电信号和运动速度计算患者的运动投入程度;根据患者眼睛的焦点位置与训练所使用的屏幕上的移动物体之间的距离计算患者的感知投入程度;根据患者额叶区的脑电信号计算患者的认知投入程度;根据患者的积极情感的持续时间和消极情感的持续时间计算患者的情感投入程度;根据运动投入程度、感知投入程度、认知投入程度和情感投入程度进行综合评估,得到患者训练投入程度。该方法基于运动、感知、认知、情感多模态信息来评估患者康复训练时的投入程度,弥补了量表法评价投入状态的主观性,使得评估结果更加客观、精确。

    一种用于脊髓损伤患者的足底轮式驱动自平衡动力外骨骼

    公开(公告)号:CN107174488B

    公开(公告)日:2020-03-20

    申请号:CN201710236659.0

    申请日:2017-04-12

    申请人: 清华大学

    发明人: 季林红 马青川

    IPC分类号: A61H3/00

    摘要: 本发明公开了一种用于脊髓损伤患者的足底轮式驱动自平衡动力外骨骼,包括髋关节、膝关节、踝关节、足底驱动模块、骨盆、股骨和胫骨。踝关节采用无动力被动式关节,在矢状面和冠状面各具有一个旋转自由度,膝关节采用主动式关节驱动器,髋关节为主动式关节驱动器或可控制动器,膝关节和髋关节在矢状面具有一个旋转自由度,配合足底轮式驱动双脚始终着地的优势,在冠状面运动学和动力学平衡;在骨盆处设计了支撑装置,利用足底轮式驱动双脚始终着地的优点,将人体重量由支撑装置经外骨骼传递到地面,有效减小了外骨骼需要约束的人体重量;通过在关节处设计扭簧等储能原件,可以将行走运动过程中的垂直向负重波动造成的对驱动器能量的消耗降低。

    一种可检测前进和旋转速度的轮椅冰壶推杆

    公开(公告)号:CN110354470A

    公开(公告)日:2019-10-22

    申请号:CN201910490883.1

    申请日:2019-06-06

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: A63B67/14 A63B71/06

    摘要: 本发明提出的一种可检测前进和旋转速度的轮椅冰壶推杆,包括推杆杆体和套接在该推杆杆体一端的推杆头,该推杆头包括套接在推杆杆体一端的手柄杆和与该手柄杆单轴铰链连接的卡口套;在卡口套一端设有一壳体,该壳体的两端分别由前盖、后盖封装,壳体内设有用于实时测量轮椅冰壶离杆时前进速度和旋转速度的运动参数测量单元,该运动参数测量单元与外部进行数据传输;运动参数测量单元包括集成在一芯片模组上的三轴加速度计、三轴陀螺仪、信号差分放大电路、滤波电路、姿态解算模块和数据传输模块,以及电源模块。本推杆使得轮椅冰壶运动员在投壶时可以检测推杆头和冰壶实时的运动参数,给轮椅冰壶教练及运动员提供投壶过程状态数据的定量参考。

    一种基于摩擦发电的伤口愈合装置

    公开(公告)号:CN110201301A

    公开(公告)日:2019-09-06

    申请号:CN201910514567.3

    申请日:2019-06-14

    申请人: 清华大学

    摘要: 本发明提出的一种基于摩擦发电的伤口愈合装置,包括依次连接的摩擦纳米发电机、整流与升压电路和伤口处理组件;伤口处理组件包括安装在壳体内的微等离子体伤口愈合单元和电刺激伤口愈合单元;微等离子体伤口愈合单元包括依次层叠的第一电极层、绝缘层和设有网眼的第二电极层,绝缘层与第二电极层间隔设置;第一、第二电极层分别与交流升压电路的正、负极输出端相连;电刺激伤口愈合单元包括对称位于外壳底部两侧且分别与整流稳压电路的正、负极输出端相连的两电极条,两电极条表明均覆盖有硅胶层。本发明充分利用摩擦纳米发电机具有的高输出电压、低电流的特点,简化结构,兼具高效的止血杀菌能力与缩短伤口愈合时间能力,且操作方便。

    人机关节转轴偏差补偿装置及下肢外骨骼人机互连设备

    公开(公告)号:CN109363891A

    公开(公告)日:2019-02-22

    申请号:CN201811404202.7

    申请日:2018-11-23

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: A61H1/02 B25J9/00

    摘要: 本发明公开了一种人机关节转轴偏差补偿装置及下肢外骨骼人机互连设备,其中,人机关节转轴偏差补偿装置包括第一杆、托板和绑带,所述第一杆由驱动组件驱动运动;所述托板用于撑托人体的臂部或腿部,所述托板与所述第一杆相连且所述托板可沿所述第一杆的长度方向自由滑动;所述绑带固定在所托板上,用于绑在人体的臂部或腿部。该装置可实时自适应补偿外骨骼关节转轴与人体关节转轴之间的位移偏差,有效减少因人机关节转轴不重合而产生的人体关节内力,提升使用者的穿戴体验,减小人体关节处的磨损。将该装置安装在下肢外骨骼上构成下肢外骨骼人机互连设备,可减少使用者髋、膝关节的内力,提高使用者穿戴行走时的舒适度并减少生理能耗。