[實用新型]一種基于柔性陣列式壓力傳感器的上肢主動康復訓練系統

有效

• 申請號: 201820463812.3
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN208018063U
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 林明星;馬高遠;劉方全;吳筱堅;孫強三
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A63B23/12
• 分類號: A63B23/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本實用新型公開了一種基于柔性陣列式壓力傳感器的上肢主動康復訓練系統，包括：柔性陣列式壓力傳感器，用以實時獲取在康復運動過程中手臂與康復機器人之間的相互作用力及其空間分布信息；數據采集模塊，并通過通信接口將采集到的信息傳送至上位機中；上位機完成信號的運動模式識別并將信息處理模塊的運動模式識別結果與人體主動康復訓練策略相結合，實現利用康復機器人的主動康復訓練。本實用新型專利通過將柔性陣列式壓力傳感器與主動康復訓練策略相結合的方法對患者的主動康復訓練軌跡進行規劃，以人體運動意圖為導向，設計出更加科學、合理、具有更好康復效果的康復運動軌跡。并通過運動控制模塊，將力信號轉化成能控制電機運動的運動信號。

技術領域

本實用新型涉及醫療器械技術領域，特別是涉及一種基于柔性陣列式壓力傳感器的上肢主動康復訓練系統。

背景技術

隨著我國進入老齡化社會，由于腦卒中等神經系統疾病引起的偏癱、四肢功能障礙患者正在不斷增加，嚴重影響患者的工作、生活和學習，并給患者的家庭和社會帶來極大的負擔。隨著科學技術的進步，針對該類患者的治療已經從傳統的醫師輔助治療向具有多功能的康復機器人輔助治療進行轉變。目前大多數的康復機器人因無法有效識別患者的運動意圖，只能帶動患者進行被動康復訓練，無法帶動患者進行有效的主動康復訓練。但研究表明，主動康復訓練因為患者運動意圖的加入，對于修復受損的中樞神經，恢復人體上肢運動功能具有顯著的康復效果。因此主動康復訓練被認為患者康復訓練必不可少的階段。

人體運動意圖的識別是主動康復訓練最為重要的一環。目前針對人體運動意圖的識別研究大都通過腦電信號、肌電信號和人機之間的相互作用力來獲取。因腦電信號、肌電信號受個體差異的影響較大，因每個人的實際情況不同，所產生的腦電信號和肌電信號強度不一致，并且腦電信號和肌電信號極易受到外界環境的干擾，需在特定的實驗環境下進行測量，無法滿足實際康復訓練的環境要求，因此基于人機之間的相互作用力來判斷人體的運動意圖被認為是目前應用于人體上肢主動康復訓練的可行途徑。目前已有研究人員針對該方面展開研究，經過對現有的技術文獻檢索發現。

中國實用新型專利申請號：CN201611062729.7，名稱：五自由度上肢康復機器人的虛擬現實交互系統及方法。在該專利中提出了一種利用FSR壓力傳感器來獲取人機之間的相互作用力，但FSR壓力傳感器是一種單點式壓力傳感器，通過該類傳感器只能獲取單個點的人機相互作用力，無法獲取更多的人體運動特征信息，不能有效的表示人體的運動意圖。

中國實用新型專利申請號：CN201611193371.1，名稱：基于交互力識別運動意圖的欠驅動康復機器人的控制方法。在該專利中提出了一種利用六維力傳感器來獲取人機之間的相互作用力，該六維力傳感器安裝于上肢康復機器人的末端，即人體的手部位置。該種方法僅適用于上肢健全、并且已經基本恢復上肢運動功能的患者。在主動康復訓練的早期，患者手部無法運動的情況下，無法使用。

綜上所述，現有技術中人體上肢康復訓練存在諸多的問題，亟需一種更為有效的上肢主動康復訓練系統。

實用新型內容

為了解決現有技術的不足，本實用新型提供了一種基于柔性陣列式壓力傳感器的上肢主動康復訓練系統，利用柔性陣列式壓力傳感器獲取人機之間的壓力大小及空間分布信息，結合主動康復訓練策略，完成對患者上肢的主動康復訓練。

一種基于柔性陣列式壓力傳感器的上肢主動康復訓練系統，其特征是，包括：

柔性陣列式壓力傳感器，用以實時獲取在康復運動過程中手臂與康復機器人之間的相互作用力及其空間分布信息；

數據采集模塊，用以實時采集柔性陣列式壓力傳感器檢測到的手臂與康復機器人之間的相互作用力大小及其空間分布信息，并通過通信接口將采集到的信息傳送至上位機中；

所述上位機將力信號轉化為能正確反映人體運動意圖且符合上肢康復訓練要求的運動信號，下發給運動控制卡；