双向方波，电脉冲的参数值设定为:
[0051]脉宽300微秒；
[0052]频率40Hz ；
[0053]幅值因人而异，其设定范围为20毫安?60毫安。
[0054]进一步地，所述穿戴式肌肉电刺激器还包括如下任一个或任多个部件:
[0055]-指示灯，所述指示灯用于显示穿戴式肌肉电刺激器的工作状态；
[0056]-按键，所述按键用于使用者对显示穿戴式肌肉电刺激器进行控制。
[0057]进一步地，所述载体穿戴于使用者手臂的上肢。
[0058]进一步地，所述安全光幕装置包括:投光器、受光器以及无线通信模块；其中，所述投光器和受光器成对安装，所述投光器发射的红外光束被受光器接收，形成光路；当有物体出现在光路上时，受光器触发信号a，并通过无线通信模块传传至穿戴式肌肉电刺激器。
[0059]下面结合附图对本实施例进一步描述。
[0060]如图1所示，I是佩戴在操作者手臂上的穿戴式肌肉电刺激器，2是安装在机械设备特定区域的安全光幕装置，3是设备启动触发信号模块。当安全光幕装置的光线被人的身体阻隔，也即投光器发射的光线不能被受光器接收，则安全光幕装置就触发信号，通过无线的方式发送给穿戴式肌肉电刺激器2。当设备启动开关合上使机器动作，设备启动触发信号模块3就会通过无线的方式将这个动作信号传给穿戴式肌肉电刺激器。穿戴式肌肉电刺激器的控制盒的无线模块同时接收安全光幕装置的信号和设备启动的信号，只有在设备启动并且安全光幕装置触发信号的时候，控制盒的控制器才会给穿戴式肌肉电刺激器上的表面电极按照程序设定的规则通电，刺激操作者手臂的骨骼肌完成缩手动作，避免事故的发生。
[0061]进一步地，所述机械设备特定区域具体为:人工上下料时可能会给操作者产生伤害的区域。
[0062]如图2所示，4是布置在穿戴式肌肉电刺激器上的表面电极，5是穿戴式肌肉电刺激器的控制盒，6是穿戴式肌肉电刺激器的载体。本实施例中的肌肉电刺激器做成可穿戴的形式，载体6选用亲人体肌肤的材质(比如棉布等)，即使长时间佩戴也不会产生不适感，同时它的大小可调以适应不同体型的操作者。电极采用的表面电极4，不会对佩戴者造成创伤，同时表面电极4的数量和布置位置是可调的，以刺激特定的骨骼肌从而实现希望的手臂运动轨迹，电极通过导线与控制盒5相连。控制盒5包括电源、控制器、无线模块、指示灯、功能按键，控制盒可以做到体积小、质量轻、柔软，可以带给操作者舒适的佩戴体验。无线模块接收安全光幕装置的触发信号和设备启动的动作信号，当两者同时满足时，控制器按照设定的程序就给表面电极通电刺激肌肉实现缩手动作，保护操作者，其中设定程序的作用就是模仿手缩回过程中肌肉的收缩时序，控制器控制贴附在相关骨骼肌的表面电极产生电流刺激肌肉产生收缩，从而实现希望的肢体动作。无线模块的使用可以让操作者不受到信号线的干扰而能够自由地活动。机械设备的动作信号是机械设备启动开关合上的同时无线传输给穿戴式肌肉电刺激器控制盒的。控制器是可编程的，扩大了穿戴式肌肉电刺激器的适用范围。指示灯用来指示穿戴式肌肉电刺激器的运行状态。
[0063]针对本实施例的应用，如果针对简单的工位，只需要控制肘关节一个自由度的运动(弯曲)，表面电极只需针对一块肌肉(肱二头肌)进行电刺激，即可完成保护动作；如果针对某些复杂工位，保护动作的完成可能需要多块肌肉的参与，那么表面电极需要针对多块肌肉，按照固定时序分别给每一块肌肉进行电刺激，从而完成肢体期望的运动轨迹控制。
[0064]如图3所示，7是安全光幕的投光器，8是安全光幕的受光器，9是经过调制的红外光束，10是无线通信模块。投光器和受光器成对安装，投光器7发射的红外光束被受光器8接收则不会触发信号，当有物体出现在光路上，受光器就会触发信号，通过无线方式传给穿戴式肌肉电刺激器。
[0065]本实施例利用穿戴式肌肉电刺激技术实现危险工位的自动身体保护系统，安全光幕装置提供身体进入危险区域的信号，设备启动触发信号模块提供设备动作的信号，穿戴式肌肉电刺激器接收以上信号处理后控制表面电极刺激肌肉产生希望的动作。
[0066]安全光幕装置的信号通过无线的方式传输给穿戴式肌肉电刺激器。
[0067]设备启动触发信号模块能在设备启动的同时将其动作信号以无线的方式传输给穿戴式肌肉电刺激器。
[0068]穿戴式肌肉电刺激器的载体选用亲人体肌肤的材质，长时间佩戴也不会产生不适感，同时它的大小可调以适应不同体型的用户。控制盒里的无线模块接收安全光幕和设备启动触发信号模块的无线信号；控制器实时处理这些信号，基于处理结果实时控制表面电极刺激肌肉完成特定的动作；指示灯用来显示穿戴式肌肉电刺激器的工作状态；按键允许用户发出简单的指令，如:开关机、模式切换等。控制器是可编程的，根据不同的工况运行相应的程序，从而扩展了这套系统的应用范围。表面电极是无创伤的，同时其数量和布置的位置是可以调整的，这样就可以实现不同的上肢动作，可以适应不同的工况。
[0069]本实施例将功能性电刺激技术和穿戴式系统相结合，实现危险工位的自动身体保护，适用于需要人工上下料的大型危险机械，在不影响生产效率的情况下，安全性高、使用方便。本实施例提供的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，具有动作迅速、保护效果好、安装佩戴方便、使用过程不会干扰用户的动作或者限制其活动范围的特点。
[0070]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，包括安全光幕装置、设备启动触发信号模块以及穿戴式肌肉电刺激器；所述安全光幕装置和设备启动触发信号模块分别与穿戴式肌肉电刺激器无线连接；其中: 所述安全光幕装置用于提供人体进入工位危险区域的触发信号； 所述设备启动触发信号模块用于提供设备启动的动作信号； 所述穿戴式肌肉电刺激器接收触发信号和动作信号后通过电刺激使肌肉产生收缩动作。2.根据权利要求1所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述穿戴式肌肉电刺激器包括载体、控制盒以及表面电极；所述控制盒和表面电极均安装于载体上；其中: 所述载体用于穿戴于使用者的手臂上，并与手臂相适配； 所述控制盒包括无线模块和控制器，所述无线模块接收触发信号和动作信号后传送至控制器，所述控制器实时处理触发信号和动作信号，并基于处理结果实时控制表面电极通电并电刺激手臂肌肉完成收缩动作。3.根据权利要求2所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述电刺激利用低频脉冲电流，通过预先设定的程序刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动；所述预先设定的程序为:模仿手缩回过程中肌肉的收缩过程，进而控制贴在相关骨骼肌的表面电极产生电流刺激肌肉产生收缩。4.根据权利要求3所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，预先设定的程序具体为: -当面对简单工位时，针对肱二头肌进行电脉冲刺激，肌肉收缩使肘关节快速弯曲，带动前臂及手部快速靠近身体，形成远离设备的保护动作； -当面对复杂工位时，针对多块肌肉，按照固定时序分别给每一块肌肉进行电刺激，肌肉收缩使关节快速弯曲，带动前臂及手部快速靠近身体，形成远离设备的保护动作。5.根据权利要求4所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述电脉冲为双向方波，电脉冲的参数值设定为:脉宽300微秒，频率40Hz，幅值设定范围为20晕安?60晕安。6.根据权利要求2所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述穿戴式肌肉电刺激器还包括设置于载体上的如下任一个或任多个部件: -指示灯，所述指示灯用于显示穿戴式肌肉电刺激器的工作状态； -按键，所述按键用于使用者对显示穿戴式肌肉电刺激器进行控制。7.根据权利要求2所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述载体穿戴于使用者手臂的上肢。8.根据权利要求1所述的基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，其特征在于，所述安全光幕装置包括:投光器、受光器以及无线通信模块；其中，所述投光器和受光器成对安装，所述投光器发射的红外光束被受光器接收，形成光路；当有物体出现在光路上时，受光器通过控制电路发出触发信号，所述触发信号通过无线通信模块传送至穿戴式肌肉电刺激器。
【专利摘要】本发明提供了一种基于穿戴式肌肉电刺激的危险工位自动身体保护系统，包括安全光幕装置、设备启动触发信号模块以及穿戴式肌肉电刺激器；所述安全光幕装置和设备启动触发信号模块分别与穿戴式肌肉电刺激器无线连接；其中：所述安全光幕装置用于提供人体进入工位危险区域的信号a；所述设备启动触发信号模块用于提供设备动作的信号b；所述穿戴式肌肉电刺激器接收信号a和信号b后通过电刺激使肌肉产生收缩动作。本发明优点是动作迅速，保护效果好，安装、佩戴方便，使用过程也不会干扰用户的动作或者限制其活动范围。
【IPC分类】A61N1/36
【公开号】CN104984473
【申请号】CN201510242966
【发明人】张定国, 曹红升, 朱向阳
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月13日