[發(fā)明專利]一種基于虛擬訓練環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化康復(fù)機器人系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110104868.2
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102184322A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾慶軍;花升生;李超;李春華;劉利
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;A63F13/00;A61H1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種康復(fù)機器人系統(tǒng)，具體為一種基于虛擬訓練環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化康復(fù)機器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

康復(fù)機器人作為一種自動化康復(fù)醫(yī)療設(shè)備，以醫(yī)學理論為依據(jù)，幫助患者進行科學而又有效的康復(fù)訓練，可以使患者的運動機能得到更好的恢復(fù)。康復(fù)機器人由計算機控制，并配有相應(yīng)的傳感器和安全系統(tǒng)，康復(fù)訓練在設(shè)定的程序下自動進行，可以自動評價康復(fù)訓練效果，根據(jù)患者的實際情況調(diào)節(jié)運動參數(shù)，實現(xiàn)最佳訓練。

康復(fù)機器人技術(shù)在歐美等國家得到了科研工作者和醫(yī)療機構(gòu)的普遍重視，許多研究機構(gòu)都開展了有關(guān)的研究工作，近年來取得了一些有價值的成果。1991年，MIT設(shè)計完成了第一臺上肢康復(fù)訓練機器人系統(tǒng)MIT-MANUS；2005年，瑞士蘇黎世大學的Nef等開發(fā)了一種新型的上肢康復(fù)機器人ARMin；1999年，Reinkensmeyer等研制了輔助和測量向?qū)RM-Guide；2000年，Rutgers和Stanford醫(yī)學院研制了一套家用康復(fù)醫(yī)療機器人系統(tǒng)。國內(nèi)用于康復(fù)醫(yī)療訓練的機器人系統(tǒng)比較少，但也正在開展相關(guān)研究。清華大學在國家“863”計劃支持下，從2000年起即開展了機器人輔助神經(jīng)康復(fù)的研究，研制了一種上肢康復(fù)設(shè)備UECM；東南大學宋愛國等將力反饋遙感操作機器人技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)療，設(shè)計了基于互聯(lián)網(wǎng)的，一對多的力覺輔助遠程康復(fù)醫(yī)療機器人系統(tǒng)。

申請?zhí)枮椤?00710168725.1”、名稱為“一種穿戴式手功能康復(fù)機器人及其控制系統(tǒng)”，公開一種可穿戴式手功能康復(fù)機器人，主要用于輔助因腦中風、腦外傷、脊椎損傷以及周圍神經(jīng)損傷導(dǎo)致手運動功能障礙的患者在社區(qū)或者家庭中重復(fù)進行運動功能康復(fù)訓練，這種康復(fù)機器人雖然自由度多，還加入了虛擬環(huán)境來提高患者的主動性與訓練興趣，但是其沒有加入網(wǎng)絡(luò)通信，患者只能夠在醫(yī)院或者相應(yīng)的康復(fù)訓練機構(gòu)才能進行訓練，屬于典型的本地康復(fù)機器人。

申請?zhí)枮椤?00810064878.6”、名稱為“五自由度外骨骼式上肢康復(fù)機器人”該機器人為患者提供各關(guān)節(jié)的單關(guān)節(jié)運動與三維空間多關(guān)節(jié)復(fù)合運動，并提供簡單、基本的日常生活動作訓練，這種康復(fù)機器人雖然自由度比較多，動作范圍較大，訓練動作較一般康復(fù)機器人復(fù)雜，但是它沒有加入虛擬訓練環(huán)境，訓練過程中患者難免會產(chǎn)生厭煩情緒，影響康復(fù)訓練的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于虛擬訓練環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化康復(fù)機器人系統(tǒng)，通過改變機械臂的結(jié)構(gòu)分別可以完成水平方向和豎直方向上的康復(fù)訓練，加入虛擬訓練環(huán)境使得整個康復(fù)訓練過程不再那么乏味，提高了患者的參加康復(fù)訓練的主動性和興趣性，并且加入網(wǎng)絡(luò)通信單元使得患者在家中就可以進行康復(fù)訓練，而醫(yī)師在醫(yī)院就可以通過上位機監(jiān)控系統(tǒng)實時的觀察患者訓練狀態(tài)，發(fā)送康復(fù)訓練指令。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于虛擬訓練環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化康復(fù)機器人系統(tǒng)，包括康復(fù)機器人機械臂、虛擬訓練環(huán)境客戶端、下位機控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信單元、上位機監(jiān)控系統(tǒng)，其中康復(fù)機器人機械臂分別和虛擬訓練環(huán)境客戶端、下位控制系統(tǒng)互連，網(wǎng)絡(luò)通信單元分別與虛擬訓練環(huán)境客戶端、下位機控制系統(tǒng)、上位機監(jiān)控系統(tǒng)互連。

所述康復(fù)機器人機械臂包括底座、第一和第二支撐桿固定部分、第一和第二支撐桿可伸縮部分、第一和第二旋轉(zhuǎn)搖桿、顯示器、可變換結(jié)構(gòu)的機械臂，其中第一和第二支撐桿的固定部分分別安裝在底座上，第一、第二旋轉(zhuǎn)搖桿分別安裝在對應(yīng)的第一、第二支撐桿的固定部分上，第一、第二支撐桿的可伸縮部分分別安裝在對應(yīng)的第一、第二支撐桿的固定部分上，顯示器安裝在第二支撐桿的可伸縮部分上，可變換結(jié)構(gòu)的機械臂安裝在第一支撐桿的可伸縮部分上。

所述可變換結(jié)構(gòu)的機械臂包括機械臂固定部分、機械臂可旋轉(zhuǎn)部分、旋轉(zhuǎn)軸，患者手柄、托板、肢體護板、手柄連桿、傳動軸、力傳感器、位置傳感器和直流力矩電機，機械臂可旋轉(zhuǎn)部分通過旋轉(zhuǎn)軸與機械臂固定部分連接，直流力矩電機安裝在機械臂可旋轉(zhuǎn)部分內(nèi)部，位置傳感器安裝在直流力矩電機的轉(zhuǎn)軸上，傳動軸與直流力矩電機的轉(zhuǎn)軸相連，手柄連桿安裝在傳動軸上，肢體護板安裝在手柄連桿上，托板和患者手柄安裝在肢體護板上，力傳感器安裝在患者手柄上。