一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器制造技术

本发明专利技术公开了一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，包括椭圆机主体、第一、二盘式电机、第一、二踏步连杆、第一、二踏板摆杆、第一、二足踏板、电气模块和触摸显示屏；所述椭圆机主体设有底座、电机架、第一滑轨、第二滑轨和显示器架；所述电气模块包括上位机、微处理器控制模块、肌电采集模块和功能性电刺激模块。本发明专利技术可以让使用在安全舒适的情况下进行椭圆步行轨迹的下肢训练，由触摸显示屏提供虚拟训练场景，并利用使用者自身的肌电信号评估其运动能力，调控电机输出与功能性电刺激来做出运动补偿，帮助使用者完成训练，提高了训练安全性，主、被动结合的训练方式使训练效率更高。

An EMG Feedback and Electric Stimulation Assisted Lower Limb Rehabilitation Training Instrument

The invention discloses an electromyographic feedback and electrical stimulation assisted lower limb rehabilitation training device, which comprises an elliptical machine body, a first and two disc motor, a first and two step connecting rod, a first and two pedal swing rod, a first and two pedals, an electrical module and a touch display screen; the elliptical machine body is provided with a base, a motor frame, a first slide rail, a second slide rail and a display frame. The module includes PC, microprocessor control module, EMG acquisition module and functional electrical stimulation module. The invention can make the lower limb training with elliptical walking trajectory under the condition of safety and comfort, provide virtual training scene by touch display screen, evaluate the motion ability of the user by using the EMG signal of the user himself, adjust the output of the motor and the functional electrical stimulation to make motion compensation, help the user complete the training, improve the training safety, and combine active and passive training. The method makes the training more efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器
本专利技术涉及康复训练器械
，尤其涉及一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器。
技术介绍
下肢功能障碍对人的工作和生活具有严重的影响，当前我国有相当数量的下肢功能障碍者，引起下肢功能障碍的主要原因有：脑卒中等疾病和意外事故。无论是疾病或者肢体损伤造成的运动肌能障碍，良好的下肢康复训练都可以提高下肢活动能力和促进神经功能重塑，但是当前通过单纯康复训练器械进行康复训练的方法存在诸多弊端，如：无法对使用者的运动能力进行评估而导致训练具有盲目性，易造成二次损伤；无法给使用者提供精确、合理的助力导致训练效率低甚至难以进行训练等。此外，多数康复训练器械不具备虚拟交互式的训练场景，使得康复训练缺乏互动性、趣味性和沉浸性，影响训练效果。
技术实现思路
本专利技术针对当前康复训练器械的上述不足，提供一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，这是一种结合了肌电信号反馈与功能性电刺激辅助且能实现椭圆步行轨迹的下肢康复训练器，能够根据使用者的肌电信号评估其运动能力，并在训练中做出相应的功能性电刺激辅助，帮助使用者完成训练动作，符合医学康复理论；并且可以根据使用者体态调节尺寸，实现单自由度驱动，结构简洁紧凑，安装使用方便，可供医院和家庭使用。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，包括椭圆机主体、第一盘式电机、第一电机输出端、第一踏步连杆、第一踏板摆杆、第一足踏板、第二盘式电机、第二电机输出端、第二踏步连杆、第二踏板摆杆、第二足踏板、电气模块和触摸显示屏；所述椭圆机主体为所述训练器的框架，设有底座、电机架、第一滑轨、第二滑轨和显示器架；第一盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的一侧，第一电机输出端与第一盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第一踏步连杆一端与第一电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第一滑轨滑动连接，第一足踏板的前端铰连接于第一踏步连杆中部；第一踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第一足踏板后端铰接，用于将第一足踏板摆动到合适的角度；第二盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的另一侧，第二电机输出端与第二盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第二踏步连杆一端与第二电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第二滑轨滑动连接，第二足踏板的前端铰连接于第二踏步连杆中部；第二踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第二足踏板后端铰接，用于将第二足踏板摆动到合适的角度；第一电机输出端与第二电机输出端相对于椭圆机主体的转动相位相差180°；所述电气模块内嵌在椭圆机主体的上端；所述电气模块包括上位机、微处理器控制模块、肌电采集模块和功能性电刺激模块；所述肌电采集模块用于采集和预处理使用者的肌电信号；所述上位机对采集的肌电信号作进一步处理和运算后得到使用者运动能力评估数据，并反馈至所述微处理器控制模块，由所述微处理器控制模块对所述第一、二盘式电机、功能性电刺激模块和触摸显示屏进行控制；所述触摸显示屏接受触摸操作控制和所述微处理器控制模块控制，可以面向使用者构建与运动情形相匹配的虚拟场景；所述功能性电刺激模块接收所述上位机发出的控制指令对使用者施加功能性电刺激。进一步地，所述椭圆机主体还设有靠板、束带环、托板和扶手；所述靠板用于支撑使用者上肢躯干；所述束带环用于束紧使用者上肢躯干；所述托板用于托住使用者手臂；所述扶手用于使用者手握扶持。进一步地，所述第一电机输出端设有四个配合孔，用于和第一踏步连杆配合，通过将第一踏步连杆与不同的配合孔相配合，可以改变第一足踏板的轨迹幅度；所述第二电机输出端设有四个配合孔，用于和第二踏步连杆配合，通过将第二踏步连杆与不同的配合孔相配合，可以改变第二足踏板的轨迹幅度；所以所述第一、二踏步连杆分别与所述第一、二电机输出端的配合位置可调，实现可调节训练以适应不同体态人群。由于采用上述技术方案，本专利技术提供的一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，与现有技术相比具有这样的有益效果：(1)能够通过使用者自身肌电信号评估其运动能力，避免盲目训练、过度训练和训练损伤；(2)能够通过使用者自身肌电信号进行反馈，实时控制器械做出正确助力，实现主动助力和精确助力，提高了训练效率；(3)能够构建与训练情况相匹配的虚拟交换训练场景，提高训练的互动性、趣味性和沉浸性，进一步提高训练效率。本专利技术能够根据使用者的肌电信号评估其运动能力，并在训练中做出相应的功能性电刺激辅助，帮助使用者完成训练动作，符合医学康复理论；并且可以根据使用者体态调节尺寸，实现单自由度驱动，结构简洁紧凑，安装使用方便，可供医院和家庭使用。本专利技术可以让使用在安全舒适的情况下进行椭圆步行轨迹的下肢训练，由触摸显示屏提供虚拟训练场景，并利用使用者自身的肌电信号评估其运动能力，调控电机输出与功能性电刺激来做出运动补偿，帮助使用者完成训练，提高了训练安全性，主、被动结合的训练方式使训练效率更高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的椭圆机主体示意图；图3为本专利技术实施例提供的椭圆机主体的主视图；图4为图3中A-A相的剖视图；图5为本专利技术实施例提供的康复训练器上端示意图；图6为本专利技术实施例提供的所述电机输出端、所述踏步连杆及足踏板的配合示意图；图7为本专利技术实施例提供的电机输出端示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所述的实施例是本专利技术部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，该训练器能够采集肌电信号并对使用者作出运动评估，当使用者运动能力不足时提供实时精确功能性电刺激辅助，并能够实现椭圆步行轨迹，如图1、2和6所示，所述康复训练器包括椭圆机主体1，第一踏步连杆21、第二踏步连杆22，第一踏步摆杆31、第二踏步摆杆32，第一电机输出端41、第二电机输出端，触摸显示屏5，电气模块6，第一足踏板71、第二足踏板72、第一盘式电机81和第二盘式电机82；其中：椭圆机主体1为所述训练器的框架，设有底座10、电机架11、第一滑轨191、第二滑轨192和显示器架5；第一盘式电机81安装在椭圆机主体1的电机架11内的一侧，第一电机输出端41与第一盘式电机81通过键连接固连，第一电机输出端41与椭圆机主体1转动配合，第一踏步连杆21与第一电机输出端41铰接，第一踏步连杆21与椭圆机主体1通过滑轨191滑动连接，第一踏步连杆21与第一足踏板71铰接，第一踏步摆杆31与椭圆机主体1转动连接，第一踏步摆杆31与第一足踏板71后端铰接；第二盘式电机安装在椭圆机主体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，其特征在于：所述训练器包括椭圆机主体、第一盘式电机、第一电机输出端、第一踏步连杆、第一踏板摆杆、第一足踏板、第二盘式电机、第二电机输出端、第二踏步连杆、第二踏板摆杆、第二足踏板、电气模块和触摸显示屏；所述椭圆机主体为所述训练器的框架，设有底座、电机架、第一滑轨、第二滑轨和显示器架；第一盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的一侧，第一电机输出端与第一盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第一踏步连杆一端与第一电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第一滑轨滑动连接，第一足踏板的前端铰连接于第一踏步连杆中部；第一踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第一足踏板后端铰接，用于将第一足踏板摆动到合适的角度；第二盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的另一侧，第二电机输出端与第二盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第二踏步连杆一端与第二电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第二滑轨滑动连接，第二足踏板的前端铰连接于第二踏步连杆中部；第二踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第二足踏板后端铰接，用于将第二足踏板摆动到合适的角度；第一电机输出端与第二电机输出端相对于椭圆机主体的转动相位相差180°；所述电气模块内嵌在椭圆机主体的上端；所述电气模块包括上位机、微处理器控制模块、肌电采集模块和功能性电刺激模块；所述肌电采集模块用于采集和预处理使用者的肌电信号；所述上位机对采集的肌电信号作进一步处理和运算后得到使用者运动能力评估数据，并反馈至所述微处理器控制模块，由所述微处理器控制模块对所述第一、二盘式电机、功能性电刺激模块和触摸显示屏进行控制；所述触摸显示屏接受触摸操作控制和所述微处理器控制模块控制，可以面向使用者构建与运动情形相匹配的虚拟场景；所述功能性电刺激模块接收所述上位机发出的控制指令对使用者施加功能性电刺激。...

【技术特征摘要】
1.一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，其特征在于：所述训练器包括椭圆机主体、第一盘式电机、第一电机输出端、第一踏步连杆、第一踏板摆杆、第一足踏板、第二盘式电机、第二电机输出端、第二踏步连杆、第二踏板摆杆、第二足踏板、电气模块和触摸显示屏；所述椭圆机主体为所述训练器的框架，设有底座、电机架、第一滑轨、第二滑轨和显示器架；第一盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的一侧，第一电机输出端与第一盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第一踏步连杆一端与第一电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第一滑轨滑动连接，第一足踏板的前端铰连接于第一踏步连杆中部；第一踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第一足踏板后端铰接，用于将第一足踏板摆动到合适的角度；第二盘式电机安装在椭圆机主体电机架内的另一侧，第二电机输出端与第二盘式电机通过键连接固连、与椭圆机主体转动配合；第二踏步连杆一端与第二电机输出端铰连接，另一端通过滑轮与椭圆机主体通过第二滑轨滑动连接，第二足踏板的前端铰连接于第二踏步连杆中部；第二踏步摆杆一端与椭圆机主体转动连接，另一端与第二足踏板后端铰接，用于将第二足踏板摆动到合适的角度；第一电机输出端与第二电机输出端相对于椭圆机主体的转动相位相差180°；所述电气模块内嵌在椭圆机主体的上端；所述电气模块包括上位机、微处...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜义浩，于金须，吴晓光，谢平，尹永浩，姚文轩，肖鑫，王坤，金子强，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13