[實用新型]一種上肢康復機器人數據采集處理系統

有效

• 申請號: 201420192735.4
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203829261U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 王建輝;方曉柯;肖倩;李琳;陳娜
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;G05B19/042
• 代理公司: 沈陽晨創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機器人數據采集處理系統結構設計和應用技術領域，特別提供了一種上肢康復機器人數據采集處理系統。

背景技術

現有技術中，機器人的信息檢測子系統通常是由數據采集設備、數據處理等幾個部分組成，主要完成對信號的采集、處理、分析、反饋等功能。但是，機器人大多應用于工業領域。作為民用機器人的典型代表，輔助進行人體康復訓練的康復機器人也要求數據采集處理系統支持，以便更好地發揮其技術性能和技術效果。

人們迫切希望獲得一種技術效果優良的上肢康復機器人數據采集處理系統。

實用新型內容

本實用新型的目是提供一種技術效果優良的上肢康復機器人數據采集處理系統。

一種上肢康復機器人數據采集處理系統，其特征在于：其構成如下：采集器1、接口單元2、控制器3；采集器1通過接口單元2連接著控制器3；其中：控制器3具體為計算機控制裝置；采集器1具體是下述幾者的組合：其一，用于對患者四肢的位置及力矩進行檢測的各關節電機自帶的光電碼盤及集成的四路力矩傳感器；其二，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。

用以連接采集器1和控制器3的接口單元2具體是USB接口或者串行接口。

對于上肢康復訓練系統來說，它不同于普通機器人系統，其控制目標不僅要考慮機械臂末端的位置軌跡，更重要的是要考慮康復機器人與患者之間的相互作用，這對激勵患者的主動康復意識，恢復患肢的運動功能有著決定性的作用。因此，上肢康復機器人在肩部兩關節，肘部關節以及腕部屈/伸關節中安裝了力矩傳感器，對關節力矩信號進行實時采集。所述上肢康復機器人數據采集處理系統中力矩傳感器性能特滿足下述要求：

（1）力矩傳感器可通過USB與PC機連接，實時采集力矩信號；

（2）力矩傳感器的力矩值和AD值可進行實時切換；

（3）四路傳感器可實現單精度與多精度的力矩值采集；

（4）力矩傳感器具有軟件濾波和硬件濾波兩種方式，須在工程師指導下進行；

（5）可設置傳感器采樣頻率，默認頻率為800Hz；

（6）傳感器顯示實時的力矩值和力曲線以及電壓值和電壓曲線；

（7）采集的數據可以在控制器3的支持下記錄并保存在excel文檔內。

所述上肢康復機器人數據采集處理系統中，采用由南京偉思代理、加拿大Thought?Technology公司生產的表面肌電傳感器：其通過表面肌電傳感器從人體骨骼肌表面記錄神經肌肉活動時發放的生物電信號，可反映患者神經肌肉的活動狀態和功能狀態。

該表面肌電傳感器采用智能傳感器技術，內置IC芯片能對信號進行前置運算，消除噪聲和偽跡，為表面肌電信號提供最高可達10000倍的增益調節。傳感器的主要指標為：輸入阻抗10GΩ；輸入范圍0–2000μVRMS；靈敏度<0.1μVRMS；共模抑制比>100dB；準確度±0.3μVRMS。

表面肌電傳感器與力矩傳感器的輸出電壓可根據上位計算機設定的采樣頻率由采集器1轉換為數字信號，經USB接口送入控制器3的內存供進一步分析處理，實現串行接口或USB接口與作為控制器3的PC機之間的通訊。上肢康復訓練系統則在綜合機械臂的位姿，患者的肌力、肌張力等數據的基礎上，判斷患者的康復狀況，從而制定下一步的康復訓練計劃。

本實用新型可以很好地滿足上肢康復機器人在數據采集和信息處理方面的要求，其宏觀體系結構合理，技術效果優良，且具有較為巨大的經濟價值和社會價值。

附圖說明

圖1為上肢康復機器人數據采集處理系統構成原理示意圖；

圖2為表面肌電信號處理過程示意簡圖。

具體實施方式

實施例1

一種上肢康復機器人數據采集處理系統，其構成如下：采集器1、接口單元2、控制器3；采集器1通過接口單元2連接著控制器3；其中：控制器3具體為計算機控制裝置；采集器1具體是下述幾者的組合：其一，用于對患者四肢的位置及力矩進行檢測的各關節電機自帶的光電碼盤及集成的四路力矩傳感器；其二，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。

用以連接采集器1和控制器3的接口單元2具體是USB接口或者串行接口。