[發(fā)明專利]一種可穿戴康復(fù)助行機(jī)器人自調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010907136.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN111920654A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇海龍;彭濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H3/00
• 分類號(hào): A61H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種可穿戴康復(fù)助行機(jī)器人自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括人機(jī)交互界面、用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及可穿戴外骨骼自調(diào)節(jié)模塊，其中可穿戴外骨骼自調(diào)節(jié)模塊是本系統(tǒng)的核心。通過人機(jī)交互界面輸入個(gè)人基本信息(性別，年齡，身高特征)到用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)，基于身高?腿長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)可穿戴下肢康復(fù)助行機(jī)器人的大腿桿和小腿桿的長(zhǎng)度進(jìn)行自調(diào)節(jié)，通過可穿戴外骨骼自調(diào)節(jié)模塊內(nèi)嵌的身高?步長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型確定最符合個(gè)體訓(xùn)練的步幅長(zhǎng)度。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，可以實(shí)現(xiàn)在輸入用戶信息指令后能快速分析符合其身高匹配的下肢長(zhǎng)度和步幅長(zhǎng)度并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域，涉及機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練裝置，特別涉及一種可穿戴康復(fù)助行機(jī)器人自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

中國(guó)殘聯(lián)2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)殘疾人總數(shù)8500萬，其中肢體殘疾占1/4，非常需要相應(yīng)的康復(fù)器械。另一方面，伴隨著社會(huì)老齡化的加速到來，腦血管病患者群體也在擴(kuò)大。我國(guó)腦卒中患者以每年9％的速率上升，假如不采取更有效的措施，到2030年中國(guó)將有3177萬名中風(fēng)患者。

研究表明，卒中后開始康復(fù)訓(xùn)練每推遲1h，恢復(fù)良好可能性減少1％，康復(fù)訓(xùn)練每增加10-30min，恢復(fù)良好可能性增加13％，獨(dú)立行走50米比例增加66％，神經(jīng)系統(tǒng)癥狀進(jìn)展或復(fù)發(fā)減少11％。早期康復(fù)訓(xùn)練對(duì)殘障患者的運(yùn)動(dòng)功能和日常生活活動(dòng)能力恢復(fù)具有良好的促進(jìn)作用。但是傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療極其耗時(shí)耗力，特別是下肢的康復(fù)訓(xùn)練，對(duì)治療師造成極大的負(fù)擔(dān)，難以保證治療的強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)，影響治療的效果。除此之外，目前我國(guó)康復(fù)醫(yī)師占基本人群比例僅為每10萬人1.7人，康復(fù)專業(yè)人才存在巨大的缺口。隨著科技的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法也在不斷的創(chuàng)新，從最初普通的器械到智能化輔助器械逐漸進(jìn)入醫(yī)院，科技的力量正在改變傳統(tǒng)的方法，為患者和醫(yī)護(hù)人員提供最佳的儀器和治療方法。

下肢康復(fù)機(jī)器人作為醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)分支，能夠有效且經(jīng)濟(jì)地幫助肢體障礙患者進(jìn)行康復(fù)治療，已經(jīng)成為了機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。下肢康復(fù)機(jī)器人是一套包含硬件和軟件的完整的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其肢體康復(fù)功能的治療理念來自于運(yùn)動(dòng)療法和神經(jīng)重塑概念，結(jié)合了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、機(jī)械力學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及機(jī)器人學(xué)等諸多領(lǐng)域，為下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者提供系統(tǒng)化的康復(fù)治療方案和反復(fù)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，重新建立控制肢體運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)通路，從而達(dá)到恢復(fù)肢體功能的目的。目前可穿戴康復(fù)助行機(jī)器人的研究仍然處于發(fā)展階段，現(xiàn)有的大多數(shù)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)采用固定軌跡式的下肢康復(fù)訓(xùn)練，沒有針對(duì)用戶個(gè)人特征去進(jìn)行匹配的腿桿長(zhǎng)度和步幅長(zhǎng)度范圍自調(diào)整。不同身高的用戶步幅長(zhǎng)度范圍不一樣，如果采用同一康復(fù)動(dòng)作幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，不利于患者的使用舒適度以及康復(fù)有效性，并且容易對(duì)關(guān)節(jié)造成二次損傷。

專利CN201410246194.3設(shè)計(jì)了一種康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)和方法。該控制系統(tǒng)主要是基于人機(jī)接口設(shè)備、上位機(jī)PC、多軸運(yùn)動(dòng)控制器、電機(jī)控制單元、感知單元和CAN總線等部分。能一定程度上保證康復(fù)訓(xùn)練過程中機(jī)器人和患者的姿態(tài)平衡，并提高系統(tǒng)的可靠性及易維護(hù)性、實(shí)時(shí)性。但并沒有針對(duì)性的考慮到機(jī)器與患者匹配度與使用舒適度。

專利CN201810173731.4設(shè)計(jì)了一種六自由度的上肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)為以太網(wǎng)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括控制系統(tǒng)軟件、工控機(jī)和與工控機(jī)連接的人機(jī)交互設(shè)備以及總線控制模塊；一定程度上簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并提高控制系統(tǒng)執(zhí)行效率，提高設(shè)備關(guān)節(jié)同步性。但該控制系統(tǒng)沒有針對(duì)性的考慮到不同特征患者關(guān)節(jié)長(zhǎng)度不一致，患者使用中會(huì)覺得貼合性差并可能造成二次損傷。

通過對(duì)公開專利文獻(xiàn)的檢索，并未發(fā)現(xiàn)與本專利申請(qǐng)相同的公開專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過可穿戴康復(fù)助行機(jī)器人自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，提高人機(jī)匹配度，讓用戶更科學(xué)有效的進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：