[發明專利]一種基于虛擬訓練環境的網絡化康復機器人系統

無效

• 申請號: 201110104868.2
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102184322A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 曾慶軍;花升生;李超;李春華;劉利
• 申請（專利權）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: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種康復機器人系統，具體為一種基于虛擬訓練環境的網絡化康復機器人系統。

背景技術

康復機器人作為一種自動化康復醫療設備，以醫學理論為依據，幫助患者進行科學而又有效的康復訓練，可以使患者的運動機能得到更好的恢復。康復機器人由計算機控制，并配有相應的傳感器和安全系統，康復訓練在設定的程序下自動進行，可以自動評價康復訓練效果，根據患者的實際情況調節運動參數，實現最佳訓練。

康復機器人技術在歐美等國家得到了科研工作者和醫療機構的普遍重視，許多研究機構都開展了有關的研究工作，近年來取得了一些有價值的成果。1991年，MIT設計完成了第一臺上肢康復訓練機器人系統MIT-MANUS；2005年，瑞士蘇黎世大學的Nef等開發了一種新型的上肢康復機器人ARMin；1999年，Reinkensmeyer等研制了輔助和測量向導ARM-Guide；2000年，Rutgers和Stanford醫學院研制了一套家用康復醫療機器人系統。國內用于康復醫療訓練的機器人系統比較少，但也正在開展相關研究。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康復的研究，研制了一種上肢康復設備UECM；東南大學宋愛國等將力反饋遙感操作機器人技術應用于康復醫療，設計了基于互聯網的，一對多的力覺輔助遠程康復醫療機器人系統。

申請號為“200710168725.1”、名稱為“一種穿戴式手功能康復機器人及其控制系統”，公開一種可穿戴式手功能康復機器人，主要用于輔助因腦中風、腦外傷、脊椎損傷以及周圍神經損傷導致手運動功能障礙的患者在社區或者家庭中重復進行運動功能康復訓練，這種康復機器人雖然自由度多，還加入了虛擬環境來提高患者的主動性與訓練興趣，但是其沒有加入網絡通信，患者只能夠在醫院或者相應的康復訓練機構才能進行訓練，屬于典型的本地康復機器人。

申請號為“200810064878.6”、名稱為“五自由度外骨骼式上肢康復機器人”該機器人為患者提供各關節的單關節運動與三維空間多關節復合運動，并提供簡單、基本的日常生活動作訓練，這種康復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機器人復雜，但是它沒有加入虛擬訓練環境，訓練過程中患者難免會產生厭煩情緒，影響康復訓練的效果。

發明內容

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

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種基于虛擬訓練環境的網絡化康復機器人系統，包括康復機器人機械臂、虛擬訓練環境客戶端、下位機控制系統、網絡通信單元、上位機監控系統，其中康復機器人機械臂分別和虛擬訓練環境客戶端、下位控制系統互連，網絡通信單元分別與虛擬訓練環境客戶端、下位機控制系統、上位機監控系統互連。

所述康復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、第一和第二旋轉搖桿、顯示器、可變換結構的機械臂，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、第二旋轉搖桿分別安裝在對應的第一、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，可變換結構的機械臂安裝在第一支撐桿的可伸縮部分上。

所述可變換結構的機械臂包括機械臂固定部分、機械臂可旋轉部分、旋轉軸，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，機械臂可旋轉部分通過旋轉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部分內部，位置傳感器安裝在直流力矩電機的轉軸上，傳動軸與直流力矩電機的轉軸相連，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。