一种康复训练系统技术方案

本新型涉及一种适用于中风病人或上肢运动障碍患者的康复训练系统，包括可穿戴式机械臂和控制驱动子系统，所述可穿戴式机械臂由机械上臂和机械下臂组成，所述机械上臂被穿戴在患肢的后臂上，主要提供支撑和安装固定功能；所述机械下臂被穿戴在患肢的前臂上，所述机械上臂通过控制驱动子系统控制所述机械下臂运动本新型的一种康复训练系统，具有康复训练成本低、便携性好的特点，可以大大降低康复医疗成本，并广泛应用于家庭、康复训练中心、医院等场所，因而具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本新型涉及一种康复训练系统，尤其是涉及一种适用于中风病人或上肢运动障碍患者的康复训练系统。
技术介绍
随着老龄人口的增加，年龄增长引起的疾病也逐渐增加，其中最常见，危害最大的就是中风。中风患者会发生意识和功能活动障碍等多方面的症状和体征，严重时出现偏瘫，失语，认知障碍甚至死亡。根据不完全统计，目前我国由于中风引起的偏瘫、上肢运动障碍患者总数超过1000万，肢体运动障碍伴随75%的中风幸存者，严重影响他们的日常生活和工作。如何帮助中风后患者恢复肢体运动功能，重新获得独立生活的能力，具有非常重要的社会意义和实际研究价值。对于中风病人，对其偏瘫部位进行有效和及早的康复训练是十分重要和关键的医疗手段。传统的康复治疗中，治疗师手把手地对患者进行一对一的康复训练，这种方式的训练效率和训练强度难以保证，训练效果受到治疗师水平的影响，而且缺乏评价训练参数和康复效果关系的客观数据，难以对训练参数进行优化以获得最佳治疗方案。为了减轻家庭和社会的经济负担，提高康复训练效率，目前国内外研究者们将计算机智能控、模式识别、多传感器信息融合、机器人技术应用于康复领域，开展了康复医疗机器人技术的研究。现有技术中的康复训练系统，由于装置比较庞大，便携性不好，另外，目前的康复医疗系统，不能对患者的训练状况实时监控，故而无法给予实时的专业性康复训练指导，在康复医疗资源相对短缺的情况下，康复训练成本极高。
技术实现思路
本新型所要解决的技术问题是提供一种适用于中风病人或上肢运动障碍患者的康复训练系统，至少部分的解决现有技术中康复训练系统存在的问题。本新型采用的技术方案是，一种康复训练系统，包括肌电传感器、可穿戴式机械臂和控制驱动子系统，所述可穿戴式机械臂由机械上臂和机械下臂组成，所述机械上臂被穿戴在患肢的后臂上，主要提供支撑和安装固定功能;所述机械下臂被穿戴在患肢的前臂上，所述机械上臂根据所述肌电传感器反馈的信号，通过控制所述控制驱动子系统来驱动所述机械下臂运动，所述控制驱动子系统安装在所述可穿戴式机械臂的骨架上。进一步的，所述机械上臂和所述机械下臂分别设计有多个自由度，以保证更加贴合患肢的各部位;和/或所述机械上臂和所述机械下臂的长度可以各自调节，以满足不同患者对结构的需求。进一步的，所述可穿戴式机械臂采用铝合金、工程塑料或碳素材料制造。进一步的，所述肌电传感器安装在所述机械上臂的骨架上，所述肌电传感器布置在肱二头肌和肱三头肌上，分别检测手臂弯曲和伸张的肌肉电信号。进一步的，所述康复训练系统还包括血压、心律传感器，所述血压、心律传感器安装在所述可穿戴式机械臂的骨架上，用于监测患者的血压、心律参数指标。进一步的，所述控制驱动子系统安装在所述可穿戴式机械臂的骨架上，其包括控制模块、肌电信号采集处理单元、血压、心律信号采集处理单元、电机参数采集单元、电机驱动模块和高精度A/D数据采集模块，肌电信号和血压、心律参数的猜忌和处理采用所述高精度的A/D数据采集模块，通过所述肌电信号采集处理单元和所述血压、心律信号采集处理单元进行信号噪声滤除、特征提取和识别，实现手臂肌电信号的准确识别以及血压、心律等辅助参数的获得，根据识别出的肌电信号，所述控制模块准确判别患者的运动意图，利用闭环的反馈控制，根据肌电信号的类型发送不同的控制指令给所述电机参数采集单元，进而使所述电机驱动模块依据电机参数发送PWM脉冲信号驱动减速电机实现所述机械下臂的运动控制，完成康复训练计划指定的动作。进一步的，所述减速电机安装在所述可穿戴式机械臂上，并配合编码器，实现所述机械下臂的运动驱动，同时实时测量运动角度、运动次数、运动时间参数。进一步的，所述控制模块包括电源电路、核心处理器、控制面板和存储电路，其中:所述电源电路用于给所述核心处理器供电，保证所述核心处理器正常工作；所述核心处理器为嵌入式处理器，负责所有的控制功能，与其它电路或模块进行实时数据交互，结合高精度A/D数据采集模块，实现上肢肌电信号、血压、心律参数以及手臂运动状态数据的实时采集、处理、辨识与记录；所述控制面板负责供用户选择相应的康复功能及显示相应的运动数据；所述存储电路用于存储用户的手臂运动状态数据。进一步的，所述控制模块将实时采集到的数据进行记录，存储到所述存储电路中；和/或将实时采集的数据在所述控制面板上显示，实现运动状态的实时显示、评估和反馈。进一步的，所述控制模块可将实时采集到的数据通过通信模块传输给客户端子系统，所述客户端子系统通过网络将所述实时采集的数据传输给服务器或医疗专家，以便于医疗专家对康复训练过程进行实时监控并且给予专业的训练指导；或者所述客户端系统从所述服务器上下载所述医疗专家给予的康复运动建议及相关指令，依据所述康复建议和指令使用康复训练系统进行康复训练。由于采用了上述技术方案，本新型的一种康复训练系统，具有康复训练成本低、便携性好的特点，可以大大降低康复医疗成本，并广泛应用于家庭、康复训练中心、医院等场所，因而具有广阔的应用前景。【附图说明】图1为本新型实施例的一种康复训练系统机械臂的结构示意图。图2为本新型实施例的一种康复训练系统的原理示意图。图3为本新型实施例的一种康复训练系统控制驱动子系统的控制模块的原理示意图。图4为本新型实施例的一种康复训练系统的反馈控制理论原理示意图。【具体实施方式】为了便于对本新型的进一步理解，下面将结合附图以及具体实施例对本新型的技术方案做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本新型实施例的限定。本新型适用于中风病人或上肢运动障碍患者，提供一种基于肌电信号的康复训练系统。—种康复训练系统，包括可穿戴式机械臂10，患者将可穿戴式机械臂10穿戴在需要训练的手臂上，通过机械臂10中的人体生物电传感器采集患者的手臂的功能性肌电信号，通过肌电信号类型的分析实现对机械臂10的运动控制，辅助患者开展上肢康复训练。具体的:如图1所示，可穿戴式机械臂10由机械上臂11和机械下臂12组成，机械上臂11被穿戴在患肢的后臂上，主要提供支撑和安装固定功能;机械下臂12被穿戴在患肢的前臂上，机械上臂11通过控制驱动子系统20控制机械下臂12运动。机械上臂11和机械下臂12可分别设计有多个自由度，以保证更加贴合患肢的各部位，满足患肢各部位的训练需要，同时要增强外界刺激，通过机械的辅助运动，恢复手臂的肌肉和神经功能，提高患者对肌肉的控制能力和协调能力。另外，机械上臂11和机械下臂12的长度可以各自调节，以满足不同患者对结构的需求。由于机械臂10用于康复训练，因此机械臂10遵循人体仿生学原理，能够与人体上肢结构相吻合，和患者肢体相一致。此外，由于整个结构要全部穿戴在患肢上，因此对于材料有相应的要求，它必须密度小，质量轻，避免对患者造成二次伤害，按照质轻、便携、易操作、便于佩戴的原则，采用铝合金、工程塑料或碳素材料制造。结合图2所示，减速电机13和肌电传感器14安装在可穿戴式机械臂10的骨架上，由于机械下臂12要被驱动运动，因此减速电机13和肌电传感器14安装在机械上臂11上更为妥当。肌电传感器14采集的是肱二头肌和肱三头肌的肌肉电信号，因此布置在对准后臂的肱二头肌和肱三头肌的位置处，为了保证肌电信号采集的准确性，分别在肱二头肌和肱三头肌上布置肌电传感器各三个，分别检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种康复训练系统，包括肌电传感器、可穿戴式机械臂和控制驱动子系统，其特征在于：所述可穿戴式机械臂由机械上臂和机械下臂组成，所述机械上臂被穿戴在患肢的后臂上，主要提供支撑和安装固定功能；所述机械下臂被穿戴在患肢的前臂上，所述机械上臂根据所述肌电传感器反馈的信号，通过控制所述控制驱动子系统来驱动所述机械下臂运动，所述控制驱动子系统安装在所述可穿戴式机械臂的骨架上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷波，郑博航，
申请(专利权)人：殷波，
类型：新型
国别省市：山东;37