一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及其方法，利用驱动机构设置于掌背平台上，单独驱动外骨骼机械手本体的每个机械单元的运动，控制系统接收驱动机构反馈出来的位置信号，控制其运动和/或停止；表面肌电系统的表面肌电传感器设置在患者的健侧上肢的手、前臂相关肌肉的肌腹处，采集相应肌肉的表面肌电信号，进行特征提取，信号识别模块接收表面肌电特征参数，将特征参数发送到训练好的分类器中识别出不同的动作类型，生物电评估系统接收表面肌电特征参数，对患者个体特征和实时状态进行评估，得出评估结果，再把识别结果和评估结果发给控制系统控制驱动机构的运动，从而带动患侧手的运动。

An intelligent exoskeleton rehabilitation manipulator and method based on healthy side bioelectrical control

The invention discloses an intelligent exoskeleton rehabilitation manipulator based on healthy side bioelectric control and its method. The driving mechanism is set on the palm-back platform to drive each mechanical unit of the exoskeleton manipulator independently, and the control system receives the position signal feedback from the driving mechanism to control its movement and/or stop. The surface electromyography sensor of the surface electromyography system is set in the abdomen of the arm and forearm related muscles on the healthy side of the patient, and collects the surface electromyography signals of the corresponding muscles for feature extraction. The signal recognition module receives the surface electromyography characteristic parameters and sends them to the trained classifier to identify the differences. Action type, bioelectric evaluation system receives surface EMG characteristic parameters, evaluates individual characteristics and real-time status of patients, obtains the evaluation results, and then sends the recognition results and evaluation results to the control system to control the movement of the driving mechanism, thus driving the movement of the affected side hand.

【技术实现步骤摘要】
一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法
本专利技术涉及一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法。
技术介绍
健康手功能在生产生活中发挥着重要作用。而在多种疾病或外伤情况下，手功能极易受损且康复难度极大，严重影响患者的日常生活能力。目前手功能康复训练是通过康复治疗师进行的，通过对患者的手指进行引导运动，让患者恢复指力和关节运动范围。这种方法虽有一定疗效，但由于是一对一的治疗方式，治疗效率极低，治疗成本很高，效果也难以定量评价。康复机械手是一种针对手部康复训练而设计的特种机器人，能够有效地替代医师的手工操作，训练强度高、训练稳定性强、治疗效果显著。但目前的康复机械手的工作模式固定，多采用主动、被动或半被动方式，无法根据患者个体特征和实时状态进行智能化调整控制，严重制约了康复机械手的临床应用。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法，通过检测患者健侧表面肌电信号，实时判断患者状态，并精准控制机械手，使之带动患侧手完成多种预定动作，包括五指弯曲、五指伸展、四指弯曲、四指伸展、拇指对掌、食指单独弯曲、拇指食指对捏的康复训练本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特征是：包括外骨骼机械手本体、控制系统、驱动机构、表面肌电系统、信号识别模块和生物电评估系统，其中：所述外骨骼机械手本体包括掌背平台，所述掌背平台上的对应位置处依次布设有外骨骼拇指、外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼无名指和外骨骼小指的机械单元，所述驱动机构设置于掌背平台上，单独驱动每个机械单元的运动，控制系统接收驱动机构反馈出来的位置信号，控制其运动和/或停止；所述表面肌电系统含有表面肌电传感器，设置在使用者的健侧上肢的手、前臂相关肌肉的肌腹处，采集相应肌肉的表面肌电信号，进行特征提取，提取特征参数；所述信号识别模块接收表面肌电特征参数，将特征参...

【技术特征摘要】
1.一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特征是：包括外骨骼机械手本体、控制系统、驱动机构、表面肌电系统、信号识别模块和生物电评估系统，其中：所述外骨骼机械手本体包括掌背平台，所述掌背平台上的对应位置处依次布设有外骨骼拇指、外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼无名指和外骨骼小指的机械单元，所述驱动机构设置于掌背平台上，单独驱动每个机械单元的运动，控制系统接收驱动机构反馈出来的位置信号，控制其运动和/或停止；所述表面肌电系统含有表面肌电传感器，设置在使用者的健侧上肢的手、前臂相关肌肉的肌腹处，采集相应肌肉的表面肌电信号，进行特征提取，提取特征参数；所述信号识别模块接收表面肌电特征参数，将特征参数发送到训练好的分类器中识别出不同的动作类型；所述生物电评估系统接收表面肌电特征参数，对使用者个体特征和实时状态进行评估，得出评估结果，将识别结果和评估结果发给控制系统控制驱动机构的运动，从而带动患侧手的运动，实现双侧基于使用者状态的实时智能康复训练。2.如权利要求1所述的一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特征是：所述驱动机构为直线电机，每个机械单元都配置有一个直线电机，所述直线电机固定在掌背平台上侧面，掌背平台上侧面设置用于固定的绑带。3.如权利要求1所述的一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特征是：所述表面肌电系统的表面肌电传感器设置处，具体包括肱桡肌、尺侧腕屈肌、桡侧腕屈肌、指总伸肌、指浅屈肌、拇短展肌、第一背侧骨间肌和小指展肌。4.如权利要求1所述的一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特征是：所述外骨骼拇指、外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼无名指和外骨骼小指的机械单元均包括近端指套、中间指套、远端指套、近端连杆、旋转轴、第一指节旋转构件、第二指节旋转构件和远端连杆，近端指套、中间指套和远端指套依次同轴相连，且近端指套与掌背平台相接，所述近端连杆的一端和驱动机构的推杆顶端相连，另一端与旋转轴的一端、第一指节旋转构件同轴相连；旋转轴另一端的孔与掌背平台上突出设置的支撑轴相连，同轴旋转；第一指节旋转构件下端与近端指套上端相连，同时与第二指节旋转构件相连；第二指节旋转构件的中段位置孔与中间指套上端相连，同时与远端连杆相连；远端连杆与远端指套上端相连。5.如权利要求1所述的一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可，曾海滨，魏娜，岳寿伟，田新诚，宋锐，周乐来，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37