[實用新型]具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420192731.6
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203829250U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 王建輝;李醒;朱雪楓;康浩博
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術領域

本實用新型涉及上肢康復訓練系統(tǒng)整體結構方案設計與應用技術領域，特別提供了一種具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)。

背景技術

現(xiàn)有技術中，上肢康復訓練系統(tǒng)均為開環(huán)結構，需要借助于醫(yī)生、患者的直接交互活動實現(xiàn)其工作目的。其亟待改進的關鍵特點是“人在環(huán)中”，訓練和評價環(huán)節(jié)因為有人的參與而增加了不確定性。

人們期望獲得一種技術效果更好的上肢康復訓練系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種技術效果更好的具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)。

本實用新型具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)，其為回路控制系統(tǒng)，作用于需要進行上肢康復訓練的使用者上肢上；其特征在于：所述具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)的構成如下：上肢康復機器人康復訓練運動控制器1、上肢康復機器人2、信息檢測單元3；其中：

上述三者共同構成一個多回路即具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)；上述三者中的前兩者順序依次串聯(lián)布置在回路控制系統(tǒng)的正向通道上，用于主反饋的信息檢測單元3布置在反向通道上；

具體而言，上肢康復機器人康復訓練運動控制器1與上肢康復機器人2相互連接；信息檢測單元3連接著上肢康復機器人2，信息檢測單元3得到的主反饋信息經(jīng)回路控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)處理后送到上肢康復機器人康復訓練運動控制器1；

所述信息檢測單元3具體是下述幾種的組合：位置檢測裝置、速度檢測裝置、力矩傳感器。

所述具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述信息檢測單元3中還設置有肌電信號采集裝置，其具體是用于對患者患肢的肌力及肌張力進行檢測的表面肌電傳感器；

所述具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)中還設置有康復訓練運動功能評價單元4，其布置在控制系統(tǒng)正向通道的上肢康復機器人康復訓練運動控制器1之前，康復訓練運動功能評價單元4具體布置在上肢康復機器人康復訓練運動控制器1和回路控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)之間，參見附圖2。

本實用新型所述具有多種信息反饋的上肢康復訓練系統(tǒng)的原理構成圖參見圖1，圖1中θ為機械臂運動角度，V為機械臂運動速度，M為機械臂轉動力矩，F(xiàn)為機械臂輔助力。

訓練執(zhí)行子系統(tǒng)核心是對上肢康復機器人本體機構的控制。該系統(tǒng)按照專家系統(tǒng)所制定的康復訓練體系，給出運動控制模式指令即設定θ,V,M,F給定值，利用信息檢測子系統(tǒng)實時檢測θ′,V′,M′,F′的反饋值，并與給定值θ,V,M,F相比較，根據(jù)不同的比較值設計多個控制器，校正系統(tǒng)誤差以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、減小跟蹤誤差，使機器人能準確的帶動患肢對不同患者進行針對性訓練，刺激大腦神經(jīng)重塑。另外，專家系統(tǒng)所制定的康復訓練體系可設計多種訓練模式，避免傳統(tǒng)康復訓練的枯燥和乏味，使康復訓練融于游戲當中，增加訓練的興趣性，對患者進行心理激勵，從而提高康復效果，增加患者在康復過程中的自主性。

在圖2所示系統(tǒng)中，信息檢測子系統(tǒng)主要是對5-DOF上肢康復機器人機械臂和患者患肢的位置、速度、力矩、關節(jié)角度以及肌力等信息進行采集與處理，給出對患者神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制狀態(tài)、康復治療效果的評估數(shù)據(jù)。信息檢測子系統(tǒng)可對患者患肢進行客觀的準確地檢查，為判斷患肢功能障礙的性質(zhì)、部位、范圍、程度，確定尚存的代償能力情況，估計功能障礙的發(fā)展、轉歸和預后，使得功能評價子系統(tǒng)更好的找出康復目標、判斷康復效果以及訓練執(zhí)行子系統(tǒng)制定康復措施、決定患者去向，提供準確地反饋信息。

功能評價、訓練執(zhí)行、信息檢測三個子系統(tǒng)的相互關系是：首先由功能評價子系統(tǒng)根據(jù)所檢測到的患者患肢的肌力、關節(jié)活動角度及單位時間內(nèi)運動的次數(shù)等數(shù)據(jù)，對患者的運動功能狀態(tài)進行評估，根據(jù)評估結果判斷患者所處的偏癱康復階段。然后，由訓練執(zhí)行子系統(tǒng)按照專家系統(tǒng)所制定的康復訓練體系，選擇相應的訓練計劃，對康復機器人的工作任務進行設定，給出運動控制模式指令，由5-DOF上肢康復機器人帶動患者進行運動訓練。經(jīng)過一段時間訓練后，再由功能評價子系統(tǒng)對患者的運動功能重新進行評價，判斷患者是否康復，若患者已達到康復標準則結束訓練，若患者沒有達到康復標準則重復上述訓練過程。