[發明專利]一種基于運動映射和虛擬現實的上肢康復機器人

有效

• 申請號: 202110375461.7
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113101137B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 趙萍;張涯婷;葛兆杰;鄧雪婷;關海威;葛巧德;蔡梅;張茹;王召偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;G06F3/01
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種基于運動映射和虛擬現實的上肢康復機器人，其特征在于，其機器人本體包括至少一個支承桿、至少一個多軸臂組、連桿組和臂托，臂托通過可提供其豎直方向自由轉動的連桿組與可提供其水平方向自由轉動的至少一個多軸臂組裝配至至少一個支撐桿上，使得設于機器人本體中的傳感器組可采集到患者在主動康復訓練過程中的訓練數據，或可采集到借助于由支撐桿承托其重量的單個電機的驅動而實現的被動康復訓練過程中的訓練數據。

技術領域

本發明涉及醫療康復器械技術領域，尤其涉及一種基于運動映射和虛擬現實的上肢康復機器人。

背景技術

我國人口基數大，人口老齡化日益嚴重，由此所引起的各項健康問題逐漸引起了社會的重視。中風一直是影響著老人健康的一大威脅，中風患者中有85％都患有偏癱，其中上肢功能障礙的患者大部分都可以通過康復訓練來恢復。然而專業康復師一對一的康復訓練極其耗費人力物力，無法滿足眾多患者的需求，通過輔助康復機器人可以很好地緩解這一醫療資源緊張的問題。國外較早開始了醫療康復機器人相關的研究，我國起步雖晚，但也逐漸取得了一些成績。上肢康復機器人通過科學的計算擬合，可以幫助患者完成一定軌跡的上肢運動，輔助患者進行康復訓練。

現有技術中如公開號為CN109568082B的專利文獻提出了一種上肢康復訓練機器人，包括訓練桌，訓練桌上設有顯示器和至少一個末端執行器；末端執行器用于夾持患者的患側上肢；末端執行器連接有協作機械臂；協作機械臂能夠帶動末端執行器運動；和/或患側上肢通過末端執行器能夠拖動協作機械臂運動；顯示器的背面設有鏡子，末端執行器包括攝像頭，用于拍攝鏡子中的患者的健側上肢運動。當進行主動訓練時，計算機控制軟件設置訓練游戲，協作機械臂處于柔順狀態，顯示器水平放置并顯示設置好的游戲，患者患側上肢/小臂固定在末端執行器上，顯示器將患者患側上肢在顯示器的游戲界面中顯示出來，患者具有部分肌力的患側上肢通過末端執行器拖動協作機械臂在游戲界面中運動，完成游戲的同時進行主動訓練。

然而，在其技術方案中，尤其在主動訓練模式下，患者全憑自己對虛擬訓練環境的理解來主動活動患側上肢，實際上該模式下的患者運動往往無法達到標準訓練要求，無法保證康復效果以及避免運動傷害。此外，在上述情況下所獲取到的傳感數據，均是患者在未達到標準訓練動作下所獲取到的，實際上無法用于表征患者運動能力，因此，上述技術方案中基于此類傳感數據所做出的康復訓練評估具有極大的偏差，無法真實反映患者康復情況。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于申請人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容

針對目前用于帶動患者上肢做出訓練動作的上肢康復機器人所存在的無法實現與患者之間交互而導致康復效果和患者體驗較差的問題，現有技術中如公開號為CN109568082B的專利文獻提出了一種上肢康復訓練機器人，其可實現主被動訓練并將康復過程通過顯示器同步呈現出來。然而，在其技術方案中，尤其在主動訓練模式下，患者全憑自己對虛擬訓練環境的理解來主動活動患側上肢，實際上該模式下的患者運動往往無法達到標準訓練要求，無法保證康復效果以及避免運動傷害。此外，在上述情況下所獲取到的傳感數據，均是患者在未達到標準訓練動作下所獲取到的，實際上無法用于表征患者運動能力，因此，上述技術方案中基于此類傳感數據所做出的康復訓練評估具有極大的偏差，無法真實反映患者康復情況。