[發(fā)明專利]基于肌電信號(hào)的主被動(dòng)結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811213796.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN109350446B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉遙峰;李冶;楊政;王勝新;王杰;于大程;張佳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工智能機(jī)器人有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): A61H1/02
• 分類號(hào): A61H1/02;A63B23/12;A63B23/14;A63B23/16;A63B21/00
• 代理公司: 北京鼎承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11551
• 代理人: 韓德凱;李偉波

本公開提供一種基于肌電信號(hào)的主被動(dòng)結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)，包括上肢訓(xùn)練機(jī)械臂和上位機(jī)；上肢訓(xùn)練機(jī)械臂，包括大臂組件、小臂組件、腕關(guān)節(jié)組件和肌電信號(hào)采集模塊；其中，肌電信號(hào)采集模塊配置在大臂組件和小臂組件之間，用于采集肌肉電信號(hào)并輸出至上位機(jī)；腕關(guān)節(jié)組件包括固定殼體、運(yùn)動(dòng)殼體、L型轉(zhuǎn)動(dòng)件、握力傳感器固定座和握力傳感器，固定殼體與運(yùn)動(dòng)殼體連接，L型轉(zhuǎn)動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)殼體連接并能夠圍繞運(yùn)動(dòng)殼體做圓周運(yùn)動(dòng)，L型轉(zhuǎn)動(dòng)件和握力傳感器固定座通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸相連；上位機(jī)用于接收肌肉電信號(hào)，以及輸出訓(xùn)練控制系統(tǒng)至上肢訓(xùn)練機(jī)械臂，控制上肢訓(xùn)練機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種基于肌電信號(hào)的主被動(dòng)結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腦卒中是指腦血管意外發(fā)生的破裂出血或急性閉塞對(duì)大腦造成的嚴(yán)重?fù)p害，其結(jié)果可能是死亡、昏迷、偏癱、失語(yǔ)及其它運(yùn)動(dòng)功能障礙等，有著高致死率和致殘率，是中國(guó)人口死亡原因第一位。目前我國(guó)每年新發(fā)腦卒中的人數(shù)超250萬(wàn)，每年死于腦卒中的人數(shù)超過(guò)150萬(wàn)。據(jù)估計(jì)，全國(guó)40歲以上人群中將近有1200萬(wàn)人曾經(jīng)患過(guò)腦卒中，直接醫(yī)療費(fèi)用高達(dá)375億元人民幣。我國(guó)腦卒中的發(fā)病率正呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，隨著醫(yī)學(xué)水平的提高，腦卒中死亡率明顯下降，但其致殘率仍高達(dá)80％以上，大部分患者留有嚴(yán)重后遺癥，偏癱則是其中最為常見的表現(xiàn)之一，嚴(yán)重影響了人們的生活水平及質(zhì)量。對(duì)于腦卒中導(dǎo)致的偏癱，康復(fù)治療介入的時(shí)間越晚，患者患肢功能恢復(fù)的希望就越小，這就使得患者家屬及社會(huì)需要花費(fèi)極大的代價(jià)來(lái)治療和護(hù)理患者，給家庭和社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)及精神壓力。因此，尋求快速而有效地康復(fù)治療手段，改善病人的預(yù)后狀況，提高病人的生活質(zhì)量是目前人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。隨著醫(yī)療康復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展，上肢康復(fù)機(jī)器人逐漸被引入到患者的康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中，其融合了醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、機(jī)械學(xué)、信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科，可滿足不同患者的訓(xùn)練強(qiáng)度要求，適合于患者獨(dú)立進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)上肢功能的恢復(fù)。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有專利檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中某些康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，例如一種上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，由底座、兩個(gè)機(jī)械臂組件以及六個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件組成，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)左右手的康復(fù)訓(xùn)練。但局部負(fù)荷大，整體機(jī)構(gòu)復(fù)雜度與重量偏大，手臂長(zhǎng)度通過(guò)螺釘調(diào)節(jié)也比較困難，操作較為繁瑣。

還有一種上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人由底座、升降柱以及機(jī)械臂串聯(lián)而成，通過(guò)機(jī)械臂帶動(dòng)人體手臂實(shí)現(xiàn)被動(dòng)訓(xùn)練。但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該機(jī)械臂的固定方式會(huì)造成穿戴者不適，操作不流暢，不能滿足較長(zhǎng)時(shí)間的康復(fù)訓(xùn)練。

另有一種上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，采用底座、立柱、機(jī)械臂三部分整體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)左右切換，從而適應(yīng)不同的康復(fù)訓(xùn)練需求。但該機(jī)械臂只有六個(gè)自由度，從一定程度上降低了患者康復(fù)訓(xùn)練的效果，大小臂長(zhǎng)度采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，也增加了操作的繁瑣性。此外，患者的運(yùn)動(dòng)意圖很難在康復(fù)過(guò)程中得到體現(xiàn)，這就使得整個(gè)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中患者參與的積極性與主動(dòng)性有所欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決至少一個(gè)上述技術(shù)問(wèn)題，本公開提供一種基于肌電信號(hào)的主被動(dòng)結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，基于肌電信號(hào)的主被動(dòng)結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)包括上肢訓(xùn)練機(jī)械臂和上位機(jī)；

上肢訓(xùn)練機(jī)械臂，包括大臂組件、小臂組件、腕關(guān)節(jié)組件和肌電信號(hào)采集模塊，大臂組件、小臂組件和腕關(guān)節(jié)組件依次連接；

其中，肌電信號(hào)采集模塊，配置在大臂組件和小臂組件之間，用于采集肌電信號(hào)并輸出至上位機(jī)；

腕關(guān)節(jié)組件包括固定殼體、運(yùn)動(dòng)殼體、L型轉(zhuǎn)動(dòng)件、握力傳感器固定座和握力傳感器，固定殼體與運(yùn)動(dòng)殼體連接，L型轉(zhuǎn)動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)殼體連接，L型轉(zhuǎn)動(dòng)件能夠圍繞運(yùn)動(dòng)殼體做圓周運(yùn)動(dòng)，L型轉(zhuǎn)動(dòng)件和握力傳感器固定座通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸相連，握力傳感器固定在握力傳感器固定座上；

上位機(jī)用于接收肌電信號(hào)，以及輸出訓(xùn)練控制信號(hào)至上肢訓(xùn)練機(jī)械臂，控制上肢訓(xùn)練機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。