用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置制造方法
【专利摘要】本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，涉及假肢膝关节，包括壳体、微处理器模块、最小系统电路、存储模块、蓝牙传输模块、电源模块和显示及调试界面模块，该装置嵌入了开源Linux系统并以该系统为平台设计了让用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序。本发明以微处理器作为控制器，以触摸屏取代鼠标键盘作为人机输入输出交互设备，以无线蓝牙代替设备间的有线通信，以手指或者触摸笔发出控制命令，克服了现有技术下智能假肢在实际使用过程中缺乏合适的调试装置，调试装置与智能假肢端采用有线连接的调试模式容易束缚试戴者的活动空间，影响完成指定调试动作的质量，从而无法实施准确调试的缺陷。
【专利说明】用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置
【技术领域】
[0001]本发明的技术方案涉及假肢膝关节，具体地说是用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置。
【背景技术】
[0002]智能膝关节假肢是智能假肢的核心部件，具有在快速、中速、慢速三档速度之间智能切换的功能，只需要在出厂前进行一次性调节，可使其自动恒定在要求的设定值。CN201110456535.6公开了“假肢膝关节运动的控制方法”，该设计通过霍尔传感器仅判断膝关节步态并实施控制，但是控制量一经确定不可更改；CN201210417780.0披露了一种动力型假肢膝关节，可对下肢不同运动模式进行有效识别，进而实现对下肢假肢系统的人机协调运动控制，然而不同残疾人用户对速度档位的要求不一致，这就要求专门的相关技术人员对各个智能假肢进行针对性调节。上述现有技术在实际使用过程中，也缺乏合适的调试装置。如采用个人电脑作为调试器，不仅体积庞大，成本较高，且需记忆复杂的指令，无形增加对调试人员的要求，而且与智能假肢端采用有线连接的调试模式容易束缚试戴者的活动空间，影响完成指定调试动作的质量，从而无法实施准确调试。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，该装置以微处理器作为控制器，以触摸屏取代鼠标键盘作为人机输入输出交互设备，以无线蓝牙代替设备间的有线通信，以手指或者触摸笔发出调试命令，克服了现有技术下智能假肢在实际使用过程中缺乏合适的调试装置，调试装置与智能假肢端采用有线连接的调试模式容易束缚试戴者的活动空间，影响完成指定调试动作的质量，从而无法实施准确调试的缺陷。
[0004]本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，包括壳体、微处理器模块、最小系统电路、存储模块、蓝牙传输模块、电源模块和显示及调试界面模块，该装置嵌入了开源Linux系统；其中，微处理器模块是以ARM9架构S3C2440为核心处理器，最小系统电路包括开关电路、电源电路、复位电路和晶振电路，存储模块是以K9F1208芯片为核心的Nand Flash，蓝牙传输模块包括蓝牙编码解码电路和蓝牙收发电路，电源模块包括升压模块和电压检测模块，显示及调试界面模块包括显示屏和触摸屏；微处理器模块、存储模块、蓝牙传输模块和电源模块均安置在壳体内，显示及调试界面模块中的显示屏和触摸屏则镶嵌在壳体的正上面上，微处理器模块、存储模块、蓝牙传输模块、电源模块和显示及调试界面模块集成到一块电路板中彼此相连，开关电路、电源电路、复位电路和晶振电路均与微 控制器相连，存储模块的数据线与地址线连接于微控制器，蓝牙编码解码电路和蓝牙收发电路之间相连，又分别与微控制器相连，升压模块和电压检测模块之间相连，又分别与微控制器相连，显示屏和触摸屏分别与微控制器相连，壳体的正上面上的由显示屏和触摸屏形成的显示及调试界面则被划分为显示区和功能区，其中位于显示及调试界面上部为显示区，该显示区又包括两个表格，上边的表格为智能假肢开度，该智能假肢开度被分为快速、中速和慢速三个档位，下边的表格为智能假肢膝关节速度档位临界周期值，该智能假肢膝关节速度档位临界周期值被分为两个档位，一个是被记成“中快分界”的中速档位和快速档位的临界值，另一个是被记成“慢中分界”的慢速档位和中速档位的临界值，位于显示及调试界面下部为功能区，该功能区由四个虚拟按键组成，分别是“+”虚拟按键、虚拟按键、“发送”虚拟按键和“接收”虚拟按键，壳体的右下边缘安装有工作灯和充电灯，壳体一侧面设置有开关和电源口，以上述嵌入的开源Linux系统为平台设计了使用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序。
[0005]上述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，所述的壳体是呈椭圆角的长方体，其长为 10.0cm ~15.0cm,宽为 10.0cm ~12.0cm,高为 2.5cm ~3.5cm。
[0006]上述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，所述显示屏和触摸屏分别为LCD显示屏以及电阻型触摸屏 。
[0007]上述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，所述工作灯工作时为绿灯，充电灯工作时为红灯。
[0008]上述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序的流程如下:
[0009]开始一显示调试界面一进入睡眠一是否被唤醒？ 返回进入睡眠；I分析触摸事件一“ + ”虚拟按键发出的触摸事件？ i执行“ + ”操作一将结果更新到调试界面相应的显示块处一结束；I 虚拟按键发出的触摸事件？ i执行操作一将结
果更新到调试界面相应的显示块处一结束；i “发送”虚拟按键发出的触摸事件？ I执行“发送”操作一发送给蓝牙解码编码电路101编码，之后由蓝牙收发电路102发送给智能假肢一结束；i “接收”虚拟按键发出的触摸事件？ ！执行“接收”操作一将结果更新到调试界面相应的显示块处一结束返回进入睡眠。
[0010]上述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，所涉及的元器件及电路均是公知的，所有元器件及电路安装和连接也是本【技术领域】的技术人员所能掌握的。
[0011]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置具有以下突出的实质性特点和显著进步:
[0012](I)本发明以微处理器作为微控制器，以触摸屏取代鼠标键盘作为人机输入输出交互设备，以无线蓝牙代替设备间的有线通信，以手指或者触摸笔发出调试命令，克服了现有技术下智能假肢在实际使用过程中缺乏合适的调试装置，调试装置与智能假肢端采用有线连接的调试模式容易束缚试戴者的活动空间，影响完成指定调试动作的质量，从而无法实施准确调试的缺陷。
[0013](2)本发明为手持调试装置，采用无线蓝牙方式传输数据，使调试更加灵活何便捷，大大地改善膝关节假肢穿戴者完成指定调试动作的质量和速度。
[0014](3)本发明的显示屏和触摸屏配合使用，触摸屏可方便用户更直观地控制，降低调试难度，通过说明书，非专业人员也可以掌握所需下达的所有调试指令，且能将数据通过IXD显不屏直接显不，结果更为直观。[0015](4)本发明采用高可靠性的ARM架构微处理器作为微控制器，反映迅速，抗干扰性强。
[0016](5)本发明在Linux操作系统下，采用多线程思想设计调试程序，使软件稳定和高效，不易崩溃。
[0017](6)本发明通过存储模块中K9F1208NandFlash芯片保存设定数据以及测量数据，具有掉电记忆功能。
[0018](7)本发明将所有元器件和整个电路集成到一个可手持的壳体中，方便了用户的携带。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0020]图1为本发明主体构成 的示意框图。
[0021]图2为本发明壳体的正上面上的显示及调试界面的俯视示意图。
[0022]图3为本发明壳体设置有开关和电源口的一侧面的不意图。
[0023]图4为本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序的流程示意图。
[0024]图中，1.壳体，3.工作灯，4.充电灯，5.显示及调试界面，6.开关，7.电源口，8.微处理器模块，9.最小系统电路，91.开关电路，92.电源电路，93.复位电路，94.晶振电路10.蓝牙传输模块，101.蓝牙编码解码电路，102.蓝牙收发电路，11.电源模块，111.升压模块，112.电压检测模块，12.显示及调试界面模块，121.显示屏，122.触摸屏，13.存储模块，51.显示区，52.功能区，511.智能假肢开度，512.快速，513.中速，514.慢速，515.智能假肢膝关节速度档位临界周期值，516.中快分界，517.慢中分界，521.“ + ”虚拟按键，522.虚拟按键，523.“发送”虚拟按键，524.“接收”虚拟按键。
【具体实施方式】
[0025]图1所示实施例表明，本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的主体构成包括微处理器模块8、最小系统电路9、存储模块13、蓝牙传输模块10、电源模块11和显示及调试界面模块12 ;其中，微处理器模块8是采用ARM9架构的S3C2440微处理器，最小系统电路9包括开关电路91、电源电路92、复位电路93和晶振电路94,监牙传输I旲块10包括蓝牙编码解码电路101和蓝牙收发电路102，电源模块11包括升压模块111和电压检测模块112，显示及调试界面模块12包括显示屏121和触摸屏122 ;微处理器模块8、存储模块13、蓝牙传输模块10、电源模块11和显示及调试界面模块12集成到一块电路板中并彼此相连，开关电路91、电源电路92、复位电路93和晶振电路94均与微控制器模块8相连，存储模块13的数据线与地址线连接于微控制器模块8，蓝牙编码解码电路101和蓝牙收发电路102之间相连，又分别与微控制器模块8相连，升压模块111和电压检测模块112之间相连，又分别与微控制器模块8相连，显示屏121和触摸屏122分别与微控制器模块8相连。
[0026]上述微控制器模块8是采用ARM9架构的S3C2440微处理器，其作为主控制芯片与蓝牙传输模块10和显示及调试界面模块12的所有电路相连，提供控制信号；最小系统电路9包括的开关电路91、电源电路92、复位电路93和晶振电路94均与微控制器模块8相连，确保微控制器模块8能够正常工作；蓝牙传输模块10能和智能膝关节假肢相互通信，蓝牙编码解码电路101和蓝牙收发电路102之间相连，并和微控制器模块8相连，一方面蓝牙编码解码电路101接受微控制器模块8的控制指令并发送给蓝牙发送电路102，另一方面，蓝牙编码解码电路101从蓝牙收发电路102收到的数据并发送给微控制器模块8 ;升压模块111的作用是给电池电压升压，并将电压提供到其他的模块和电路中，电压检测模块112的作用是采集电池电压，并经AD转换提供给微控制器模块8，以便实时监测电池电量，当该电池电压值低于设定值时，微控制器模块8会通过上述的显示屏121发出低电量报告，提醒用户充电或更换电源；显示及调试界面模块12能够进行调试界面的显示和调试命令的接收，显示屏121采用IXD显示屏，接受微控制器模块8的显示信息于显示及调试界面5 (参见图2)上显示出来，触摸屏122采用电阻型触摸屏，向微控制器模块8提供在显示及调试界面5(参见图2)上相应位置的触摸事件；存储模块13用于储存预设的数据以及测量后需保存的数据，即使在测量过程中或测量结束后断电仍能保存相关的数据信息；内置的电源模块11使得本手持调试装置可被携带到各个调试人员所能达到的场所进行调试，其中的电压检测模块112实时检测电池电量并将检测结果输入到微处理器模块8。
[0027]图2所示实施例表明，本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的壳体I的正上面上的由显示屏121和触摸屏122合并显现的显示及调试界面5被划分为显示区51和功能区52,其中位于显示及调试界面5上部为显示区51,该显示区51又包括两个表格，上边的表格为智能假肢开度511，该智能假肢开度511被分为快速512、中速513和慢速514三个档位，下边的表格为智能假肢膝关节速度档位临界周期值515，该智能假肢膝关节速度档位临界周期值515被分为中快分界516和慢中分界517两个档位，位于显示及调试界面5下部为功能区52，该功能区52由四个虚拟按键组成，分别是“ + ”虚拟按键521、“-”虚拟按键522、“发送”虚拟按键523和“接收”虚拟按键524，壳体I的右下边缘安装有工作灯3和充电灯4。
[0028]上述显示及调试界面5是调试设备启动后于显示屏121上呈现的一个工作界面，用来显示智能膝关节假肢的所有工作参数，并通过触摸屏122接收调试命令；工作灯3工作时为绿灯，充电灯4工作时为红灯。“ + ”虚拟按键521、“-”虚拟按键522、“发送”虚拟按键523和“接收”虚拟按键524配合触摸屏122，共同接收调试人员的触摸命令。
[0029]上述显示及调试界面5的具体使用方式是，如改变快速模式的速度，可以依次点击快速512、“ + ”虚拟按键521和虚拟按键522，该设定值与显示区51中显示，也可以依次改变中速513、慢速514、中快分界516和慢中分界517的值。点击“发送”虚拟按键523将以上调试值发送给智能假肢。此外，任何时候点击“接收”虚拟按键524，都会读出智能假肢的工作信息并显示在显示及调试界面5相应位置处。
[0030]图3所示实施例表明，本发明用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的壳体I一侧面设置有开关6和电源口 7。电源口 7在需要时外接5v直流电源用以给装置内部电池充电。
[0031]图4所示实施例表明，本发明用于智能膝关节假肢调试的程序运行流程如下:
[0032]开始一显示调试界面一进入睡眠一是否被唤醒？ I返回进入睡眠；i分析
触摸事件一“ + ”虚拟按键发出的触摸事件？ 执行“ + ”操作一将结果更新到调试界面相应的显示块处一结束；i 虚拟按键发出的触摸事件？ i执行操作一将结
果更新到调试界面相应的显示块处一结束；i “发送”虚拟按键发出的触摸事件？
执行“发送”操作一发送给蓝牙解码编码电路101编码，之后由蓝牙收发电路102发送给智能假肢一结束；t “接收”虚拟按键发出的触摸事件？ i执行“接收”操作一将结果
更新到调试界面相应的显示块处一结束返回进入睡眠。
[0033]上述程序运行流程更加详细的解释如下:
[0034](I)应用程序初始化，完成分配显存，创建用以捕获触摸事件的触摸线程，显示调试界面；
[0035](2)进入睡眠，降低功耗，等待调试人员的触摸命令；
[0036](3)分析触摸指令，将其组成调试信息；
[0037](4)若来自是“ + ”虚拟按键521的触摸事件，执行“ + ”操作，会将对应选中的标签，即快速512、中速513、慢速514、中快分界516和慢中分界517的变量值加1，并将加I后的值更新到调试界面相应的显示块处；
[0038](5)若来自是虚拟按键522的触摸事件，执行操作，会将对应选中的标签，即快速512、中速51 3、慢速514、中快分界516和慢中分界517的值变量值减1，并将减I后的值更新到调试界面相应的显示块处；
[0039](6)若来自是“发送”虚拟按键523的触摸事件，执行“发送”操作，会将对应选中的标签，即快速512、中速513、慢速514、中快分界516和慢中分界517的值组合成调试指令，发送给蓝牙解码编码电路101编码，之后由蓝牙收发电路102发送给智能假肢；
[0040](7)若来自是“接收”虚拟按键524的触摸事件，会从蓝牙收发电路102中接受智能假肢发送来的数据，并经蓝牙解码编码电路101解码，执行“接收”操作，再将该数据更新到对应选中的标签，即快速512、中速513、慢速514、中快分界516和慢中分界517。
[0041]实施例1
[0042]按照上述图1、图2和图3所示实施例组装成本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置:包括壳体1、微处理器模块8、最小系统电路9、存储模块13、蓝牙传输模块10、电源模块11和显示及调试界面模块12，并在该装置嵌入了开源Linux系统，以该嵌入的开源Linux系统为平台设计了能让用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序；其中，微处理器模块8是以ARM9架构S3C2440为核心的处理器，当用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作时，微处理器模块8会以能让用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序的流程来运行，最小系统电路9包括开关电路91、电源电路92、复位电路93和晶振电路94，存储模块13是以K9F1208芯片为核心的Nand Flash，蓝牙传输模块10包括蓝牙编码解码电路101和蓝牙收发电路102，电源模块11包括升压模块111和电压检测模块112，显示及调试界面模块12包括显示屏121和触摸屏122 ;微处理器模块8、存储模块13、蓝牙传输模块10和电源模11块均安置在壳体I内，显示及调试界面模块12中的显示屏121和触摸屏122则镶嵌在壳体I的正上面上，微处理器模块8、存储模块13、蓝牙传输模块10、电源模块11和显示及调试界面模块12集成到一块电路板中并彼此相连，开关电路91、电源电路92、复位电路93和晶振电路94均与微处理器模块8相连，存储模块13的数据线与地址线连接于微处理器模块8，蓝牙编码解码电路101和蓝牙收发电路102之间相连，又分别与微处理器模块8相连，升压模块111和电压检测模块112之间相连，又分别与微处理器模块8相连，显示屏121和触摸屏122分别与微处理器模块8相连，壳体I的正上面上的由显示屏121和触摸屏122形成的显示及调试界面5则被划分为显示区51和功能区52,其中位于显示及调试界面5上部为显示区51,该显示区51又包括两个表格，上边的表格为智能假肢开度511，该智能假肢开度511被分为快速512、中速513和慢速514三个档位，下边的表格为智能假肢膝关节速度档位临界周期值515，该智能假肢膝关节速度档位临界周期值515被分为中快分界516和慢中分界517两个档位，位于显示及调试界面5下部为功能区52，该功能区52由四个虚拟按键组成，分别是“ + ”虚拟按键521、“-”虚拟按键522、“发送”虚拟按键523和“接收”虚拟按键524，壳体I的右下边缘安装有工作灯3和充电灯4，壳体I的一侧面设置有开关6和电源口 7。
[0043]本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置中的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序的流程如图4所示实施例。
[0044]本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的壳体是呈椭圆角的长方体，其长为10.0cm,宽为10.0cm,高为2.5cm ;微控制器采用ARM架构微控制器；显示屏和触摸屏分别为LCD显示屏以及电阻型触摸屏；工作灯工作时为绿灯，充电灯工作时为红灯。
[0045]本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的显示及调试界面5的具体使用方式是，如改变快速模式的速度，可以依次点击快速512、“ + ”虚拟按键521和虚拟按键522，该设定值显示区51中显示，也可以依次改变中速513、慢速514、中快分界516和慢中分界517的值。点击“发送”虚拟按键523将以上调试值发送给智能假肢。此外，任何时候点击“接收”虚拟 按键524，都会读出智能假肢的工作信息并显示在显示及调试界面5相应位置处。
[0046]实施例2
[0047]除本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的壳体是呈椭圆角的长方体，其长为12.5cm，宽为11.0cm，高为3.0cm之外，其他同实施例1。
[0048]实施例3
[0049]除本实施例的用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置的壳体是呈椭圆角的长方体，其长为15.0cm，宽为12.0cm，高为3.5cm之外，其他同实施例1。
[0050]上述实施例所涉及的元器件及电路均是公知的，所有元器件及电路安装和连接也是本【技术领域】的技术人员所能掌握的。
【权利要求】
1.用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，其特征在于:包括壳体、微处理器模块、最小系统电路、存储模块、蓝牙传输模块、电源模块和显示及调试界面模块，该装置嵌入了开源Linux系统；其中，微处理器模块是以ARM9架构S3C2440为核心处理器，最小系统电路包括开关电路、电源电路、复位电路和晶振电路，存储模块是以K9F1208芯片为核心的NandFlash，蓝牙传输模块包括蓝牙编码解码电路和蓝牙收发电路，电源模块包括升压模块和电压检测模块，显示及调试界面模块包括显示屏和触摸屏；微处理器模块、存储模块、蓝牙传输模块和电源模块均安置在壳体内，显示及调试界面模块中的显示屏和触摸屏则镶嵌在壳体的正上面上，微处理器模块、存储模块、蓝牙传输模块、电源模块和显示及调试界面模块集成到一块电路板中彼此相连，开关电路、电源电路、复位电路和晶振电路均与微控制器相连，存储模块的数据线与地址线连接于微控制器，蓝牙编码解码电路和蓝牙收发电路之间相连，又分别与微控制器相连，升压模块和电压检测模块之间相连，又分别与微控制器相连，显示屏和触摸屏分别与微控制器相连，壳体的正上面上的由显示屏和触摸屏形成的显示及调试界面则被划分为显示区和功能区，其中位于显示及调试界面上部为显示区，该显示区又包括两个表格，上边的表格为智能假肢开度，该智能假肢开度被分为快速、中速和慢速三个档位，下边的表格为智能假肢膝关节速度档位临界周期值，该智能假肢膝关节速度档位临界周期值被分为两个档位，一个是被记成“中快分界”的中速档位和快速档位的临界值，另一个是被记成“慢中分界”的慢速档位和中速档位的临界值，位于显示及调试界面下部为功能区，该功能区由四个虚拟按键组成，分别是“ + ”虚拟按键、虚拟按键、“发送”虚拟按键和“接收”虚拟按键，壳体的右下边缘安装有工作灯和充电灯，壳体一侧面设置有开关和电源口，以上述嵌入的开源Linux系统为平台设计了让用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序。
2.根据权利要求1所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，其特征在于:所述的壳体是呈椭圆角的长方体，其长为10.0cm~15.0cm,宽为10.0cm~12.0cm,高为2.5cm ~3.5cm0
3.根据权利要求1所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，其特征在于:所述显示屏和触摸屏分别为LCD显示屏以及电阻型触摸屏。
4.根据权利要求1所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，其特征在于:所述工作灯工作时为绿灯，充电灯工作时为红灯。
5.根据权利要求1所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置，其特征在于:所述用于智能膝关节假肢调试的手持调试装置正常工作的应用程序的流程如下: 开始一显示调试界面一进入睡眠一是否被唤醒？ i返回进入睡眠；i分析触摸事件一“ + ”虚拟按键发出的触摸事件？ i执行“ + ”操作一将结果更新到调试界面相应的显示块处一结束；i 虚拟按键发出的触摸事件？ _^执行操作一将结果更新到调试界面相应的显示块处一结束；i “发送”虚拟按键发出的触摸事件？ 执行“发送”操作一发送给蓝牙解码编码电路101编码，之后由蓝牙收发电路102发送给智能假肢一结束_^ “接收”虚拟按键发出的触摸事件？ I执行“接收”操作一将结果更新到调试界面相应的显示块 处一结束返回进入睡眠。
【文档编号】A61F2/70GK103989542SQ201410216530
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】陈玲玲, 杨鹏, 任海男, 刘磊, 李亚英 申请人:河北工业大学