[發明專利]一種上肢康復機器人控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202010890864.0
• 申請日: 2020-08-29
• 公開（公告）號: CN111956452B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 夏林清;李福生;范淵杰
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/389
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 張懷陽

本發明提供了一種上肢康復機器人控制方法及裝置，包括獲取患者的運動意圖，對患者的運動意圖進行識別，確定出患者的上肢各關節的表面肌電信號，并對上肢各關節的表面肌電信號進行轉換處理，得到患者的上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡，依據預設的自適應控制算法對患者的上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡進行處理，得到上肢康復機器人各關節的驅動力矩，并根據上肢康復機器人各關節的驅動力矩生成上肢康復機器人各關節的運動控制指令，將上肢康復機器人各關節的運動控制指令發送給上肢康復機器人，可以提高康復機器人與患者協同交互力控制的柔順性，并增加患者康復訓練過程中的舒適度。

技術領域

本發明涉及康復機器人控制技術領域，尤其涉及一種上肢康復機器人控制方法及裝置。

背景技術

隨著人口老齡化程度的不斷加劇，腦卒中的發病率也在逐年上升，即使得到及時的救治，大約75％患者依然會在腦卒中在發病后留下許多不同程度的后遺癥，這些后遺癥會極大降低患者的生活自理能力，嚴重影響患者及其家人的生活質量。通過對偏癱患者進行及時的重復康復運動訓練可以修復患者在腦卒中發病過程中受損的神經系統，并對肌肉骨骼等運動系統進行強化，有助于患者上肢的復健。

康復機器人由于其康復模式完善、主動性、趣味性好等優點，正在逐步取代傳統醫師主導的康復訓練。目前為了實現對患者運動意圖、運動驅動力矩的識別和獲取，康復機器人大多采用多傳感器融合的技術，然而這大大提高了機器人硬件系統的復雜度，對大數據的實時處理也提升了機器人控制系統性能的要求，造成機器人系統魯棒性差，故障發生率高。此外，外設傳感器對人體肢體運動驅動力矩的測量難度大、精度低，難以實現康復機器人與患者的協同交互力柔順控制。

綜上，目前亟需一種上肢康復機器人控制方法及裝置，用以提高上肢康復機器人與患者協同交互力控制的柔順性，并增加患者康復訓練過程中的舒適度。

發明內容

本發明提供了一種上肢康復機器人控制方法及裝置，用以提高康復機器人與患者協同交互力控制的柔順性，并增加患者康復訓練過程中的舒適度。

第一方面，本發明提供了一種上肢康復機器人控制方法，包括下述步驟：

S1：獲取患者的運動意圖；

S2：對所述患者的運動意圖進行識別，確定出所述患者的上肢各關節的表面肌電信號，并對所述上肢各關節的表面肌電信號進行轉換處理，得到患者的上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡；

S3：依據預設的自適應控制算法對所述患者的上肢各關節的驅動力矩和所述上肢各關節的期望運動軌跡進行處理，得到上肢康復機器人各關節的驅動力矩；

S4：根據所述上肢康復機器人各關節的驅動力矩生成上肢康復機器人各關節的運動控制指令；

S5：將所述上肢康復機器人各關節的運動控制指令發送給上肢康復機器人，以使所述上肢康復機器人對所述患者進行康復訓練。

上述技術方案中，通過引入患者的上肢各關節的表面肌電信號，可以有效準確地識別出患者的運動意圖。再對上肢各關節的表面肌電信號進行轉換處理，可以快速準確地得到上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡，從而對康復機器人的運動控制進行補償，進而可以實現康復機器人對上肢各關節的期望運動軌跡的靈活跟蹤。之后依據預設的自適應控制算法對上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡進行處理，得到上肢康復機器人各關節的驅動力矩，而無需對復雜的人機協同交互動力學系統進行精確建模，減少了工作量，可以降低上肢康復機器人的復雜性，并提高上肢康復機器人的跟隨性和穩定性，從而可以提高上肢康復機器人與患者協同交互力控制的柔順性，并增加患者康復訓練過程中的舒適度，進而可以改善患者對康復訓練的滿意度，提高康復效果，并可以解決現有技術中存在康復機器人與患者的協同交互力控制的柔順性差的問題。

可選地，所述步驟S2包括下述步驟：