一种多模态反馈主被动康复训练系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多模态反馈主被动康复训练系统和方法。所述多模态反馈主被动康复训练系统包括：机构总成，训练者通过所述机构总成能够进行上肢或下肢的循环往复的主被动康复训练运动；力可视化反馈模块，用于将训练者在机构总成上施加的上肢或下肢的力可视化并反馈给训练者；主动意图识别模块，用于使训练者根据从力可视化反馈模块反馈的康复情况来选择适合的主动、被动或主被动切换训练模式；和能量回收模块，用于回收训练者在训练过程中从机构总成产生的能量并且在需要时释放所回收的能量。本发明专利技术的多模态反馈主被动康复训练系统，在康复训练过程中以力可视化作为反馈策略，融合运动状态信息反馈，能够使患者更好地主动参与康复训练。

A Multi-modal Feedback Active and Passive Rehabilitation Training System and Its Application

The invention relates to a multi-modal feedback active and passive rehabilitation training system and system. The multi-modal feedback active and passive rehabilitation training system includes: mechanism assembly, through which the trainer can carry out active and passive rehabilitation training of upper limb or lower limb reciprocating; force visualization feedback module, which is used to visualize and feed back the force exerted by the trainer on the upper limb or lower limb of the mechanism assembly to the trainer; active intention recognition module, which is used for training. According to the rehabilitation situation of the visual feedback module of slave force, the appropriate training mode of active, passive or active-passive switching is selected; and the energy recovery module is used to recover the energy generated by the trainer from the assembly of the mechanism in the training process and release the recovered energy when needed. The multi-modal feedback active and passive rehabilitation training system of the present invention takes force visualization as feedback strategy in the process of rehabilitation training and integrates motion state information feedback to enable patients to participate in rehabilitation training more actively.

【技术实现步骤摘要】
一种多模态反馈主被动康复训练系统及其使用方法
本专利技术涉及康复辅具领域，具体地涉及一种多模态反馈主被动康复训练系统及其使用方法。
技术介绍
脑卒中等疾病常导致患者罹患上下肢运动障碍，损伤肢体运动与协调功能，肢体康复训练器械有助于恢复其肢体运动能力、协调能力和稳定性。现有的肢体康复训练器械一般包含上、下肢运动组件两部分，能帮助病人主动、被动或以助力的形式完成上下肢循环往复运动，以此达到重复性的康复训练治疗效果。目前，传统的肢体康复训练器械在训练过程中并未直接对患者的施力情况进行检测，未形成一条基于肌肉力的反馈回路。而力的可视化能够实时反馈给患者直观的运动学习情况，进而有效促进患者达到更好的康复训练效果。有鉴于此，本专利技术提供一种以力可视化作为反馈策略，融合运动状态信息反馈的多模态反馈主被动康复训练系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多模态反馈主被动康复训练系统及其使用方法，能够克服上述现有技术的某种或某些问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述多模态反馈主被动康复训练系统包括：机构总成，训练者通过所述机构总成能够进行上肢或下肢的循环往复的主被动康复训练运动；力可视化反馈模块，用于将训练者在机构总成上施加的上肢或下肢的力可视化并反馈给训练者；主动意图识别模块，用于使训练者根据从力可视化反馈模块反馈的康复情况来选择适合的主动、被动或主被动切换训练模式；和能量回收模块，用于回收训练者在训练过程中从机构总成产生的能量并且在需要时释放所回收的能量。所述机构总成包括：底座，所述底座用于支撑在地板上；连接部件，所述连接部件的一端与所述底座固定连接；上肢运动机构，所述上肢运动机构与所述连接部件的另一端固定连接，用于使训练者进行上肢的康复训练；和下肢运动机构，所述下肢运动机构固定连接到所述底座，用于使训练者进行下肢的康复训练。所述底座包括前后布置的两个底座支撑梁、连接两个底座支撑梁的底座横梁以及底座加强板，所述底座加强板固连于所述底座横梁和所述底座支撑梁上。所述连接部件包括支撑杆安装板、可伸缩的支撑杆以及上肢基座，其中所述支撑杆安装板固连于底座支撑梁和底座加强板上，所述支撑杆的下端安装在可伸缩支撑杆上，所述上肢基座固连于所述支撑杆的上端。所述上肢运动机构包括上肢电机、上肢电机套筒、上肢摆臂以及手柄，所述上肢电机套筒固连于所述连接部件的上肢基座，所述上肢电机安装于上肢电机套筒中，所述上肢摆臂及手柄安装于所述上肢电机的电机轴。所述下肢运动机构包括皮带轮、下肢电机、下肢摆臂以及脚踏，其中所述皮带轮固定于所述底座，所述下肢摆臂及脚踏安装于所述皮带轮轴，所述下肢电机固定于所述底座的前部的底座支撑梁内，所述皮带轮与所述下肢电机的电机轴通过皮带连接传递力矩。所述力可视化反馈模块包括：压力传感器，所述压力传感器布置在所述上肢运动机构的手柄端或所述下肢运动机构的脚踏端，用于检测训练者手部或足底施加的压力；无线信号发射器，所述无线信号发射器用于发射压力传感器所检测的压力；无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收无线信号发射器发射的压力信号并将压力信号传输至电子控制单元；电子控制单元，所述电子控制单元用于分析压力信号和运动周期信息，并且判断每一运动周期的最大压力值是否超过训练者预设的压力大小；编码器，所述编码器用于测量上下肢运动机构往复运动的角度和转速，以解算出训练者进行康复训练运动的周期信息；和显示器，所述显示器用于根据电子控制单元的控制来显示压力大小。所述力可视化反馈模块还包括语音播放器，所述语音播放器用于提醒训练者进行主动康复训练，当压力传感器检测到的压力小于一定数值时，语音播放器开启，提示训练者主动加大施力程度。所述主动意图识别模块包括编码器、电流检测单元和电子控制单元，所述编码器用于测量上下肢运动机构往复运动的角度和转速，所述电流检测单元用于测量电流方向以判断训练者的主动意图，电子控制单元用于控制上肢电机和下肢电机的转速和方向。所述能量回收供给模块包括与所述上肢电机或下肢电机耦接的蓄电池，所述蓄电池能够回收所述上肢电机或下肢电机产生的电能并储存，在需要供能时可释放电能供所述多模态反馈主被动康复训练系统使用。本专利技术还提供一种多模态反馈主被动康复训练方法，其特征在于包括以下步骤：训练者选择自身运动障碍类型(患侧为左侧或右侧)，并且选择最大握力或足底压力检测模式，显示器上显示最大握力或足底压力；训练者根据自身康复情况，结合最大握力或足底压力大小，选择训练过程中提示其主动加大施力程度的实际握力或足底压力大小；在康复训练中，电子控制单元分析上肢运动机构或下肢运动机构输入的压力信号和运动周期信息，得到每一运动周期的最大压力值，并控制显示器显示此最大压力值，每一周期显示一次数值；所述电子控制单元判断每一运动周期的最大压力值是否超过训练者预设的压力大小，若未超出，则控制语音播放器开启，提示训练者主动加大施力程度；训练结束之后，电子控制单元控制显示器输出并存储此次康复训练患侧握力或足底压力曲线图，显示此次康复训练中实际握力或足底压力超过预设压力阈值的比例。本专利技术的目的是提供一种以力可视化作为反馈策略，融合运动状态信息反馈的多模态反馈主被动康复训练系统，该康复训练系统的反馈能够使患者更好地主动参与康复训练，且该系统具有能量回收功能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多模态反馈主被动康复训练系统，包括机构总成、力可视化反馈模块、主动意图识别模块和能量回收模块。其中，所述机构总成包括底座、连接部件、上肢运动机构和下肢运动机构，所述底座与所述连接部件一端固定连接，所述连接部件的另一端与所述上肢运动机构固定连接，所述下肢运动机构与所述底座固定连接。所述底座包括前后两个圆柱底座支撑梁、底座横梁以及四块底座加强板，所述底座横梁固连所述圆柱底座支撑梁，所述底座安装板固连于所述底座横梁和所述圆柱底座支撑梁上。所述连接部件包括支撑杆安装板、可伸缩支撑杆以及上肢基座，所述支撑杆安装板固连于所述圆柱底座支撑梁和底座加强板上，用于安装可伸缩支撑杆，所述上肢基座固连于所述可伸缩支撑杆上端。所述上肢运动机构包括上肢电机、上肢电机套筒、上肢摆臂以及手柄，所述上肢电机套筒固连于所述上肢基座，所述上肢电机通过螺栓安装于上肢电机套筒中，所述上肢摆臂及手柄安装于所述上肢电机轴。所述下肢运动机构包括轴承安装孔、轴承、皮带轮、下肢电机、下肢摆臂以及脚踏，所述皮带轮通过皮带轮轴固定于所述轴承，所述轴承通过所述轴承安装孔固定于所述底座，所述下肢摆臂及脚踏通过螺栓安装于所述皮带轮轴，所述下肢电机通过螺栓固定于所述底座前圆柱底座支撑梁内；所述皮带轮与所述下肢电机轴通过皮带连接传递力矩。进一步地，蓄电池安装于圆柱底座支撑梁内，编码器分为上肢编码器和下肢编码器，所述上肢编码器安装于上肢电机套筒内板上，所述上肢编码器与所述上肢电机的轴通过皮带连接同步转速。所述下肢编码器安装于底座横梁支撑板上，所述下肢编码器与所述皮带轮的轴通过皮带连接同步转速。通过采用上述技术方案，训练者能在所述多模态反馈主被动康复训练系统的机械结构上完成上肢或下肢循环往复的康复训练运动。本专利技术的进一步设置为：所述多模态反馈主被动康复训练系统还包括力可视化反馈模块。所述力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述多模态反馈主被动康复训练系统包括：机构总成，训练者通过所述机构总成能够进行上肢或下肢的循环往复的主被动康复训练运动；力可视化反馈模块，用于将训练者在机构总成上施加的上肢或下肢的力可视化并反馈给训练者；主动意图识别模块，用于使训练者根据从力可视化反馈模块反馈的康复情况来选择适合的主动、被动或主被动切换训练模式；和能量回收模块，用于回收训练者在训练过程中从机构总成产生的能量并且在需要时释放所回收的能量。

【技术特征摘要】
1.一种多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述多模态反馈主被动康复训练系统包括：机构总成，训练者通过所述机构总成能够进行上肢或下肢的循环往复的主被动康复训练运动；力可视化反馈模块，用于将训练者在机构总成上施加的上肢或下肢的力可视化并反馈给训练者；主动意图识别模块，用于使训练者根据从力可视化反馈模块反馈的康复情况来选择适合的主动、被动或主被动切换训练模式；和能量回收模块，用于回收训练者在训练过程中从机构总成产生的能量并且在需要时释放所回收的能量。2.根据权利要求1所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述机构总成包括：底座，所述底座用于支撑在地板上；连接部件，所述连接部件的一端与所述底座固定连接；上肢运动机构，所述上肢运动机构与所述连接部件的另一端固定连接，用于使训练者进行上肢的康复训练；和下肢运动机构，所述下肢运动机构固定连接到所述底座，用于使训练者进行下肢的康复训练。3.根据权利要求2所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述底座包括前后布置的两个底座支撑梁、连接两个底座支撑梁的底座横梁以及底座加强板，所述底座加强板固连于所述底座横梁和所述底座支撑梁上。4.根据权利要求3所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述连接部件包括支撑杆安装板、可伸缩的支撑杆以及上肢基座，其中所述支撑杆安装板固连于底座支撑梁和底座加强板上，所述支撑杆的下端安装在可伸缩支撑杆上，所述上肢基座固连于所述支撑杆的上端。5.根据权利要求4所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述上肢运动机构包括上肢电机、上肢电机套筒、上肢摆臂以及手柄，所述上肢电机套筒固连于所述连接部件的上肢基座，所述上肢电机安装于上肢电机套筒中，所述上肢摆臂及手柄安装于所述上肢电机的电机轴。6.根据权利要求5所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述下肢运动机构包括皮带轮、下肢电机、下肢摆臂以及脚踏，其中所述皮带轮固定于所述底座，所述下肢摆臂及脚踏安装于所述皮带轮轴，所述下肢电机固定于所述底座的前部的底座支撑梁内，所述皮带轮与所述下肢电机的电机轴通过皮带连接传递力矩。7.根据权利要求2所述的多模态反馈主被动康复训练系统，其特征在于，所述力可视化反馈模块包括：压力传感器，所述压力传感器布置在所述上肢运动机构的手柄端或所述下肢运动机构的脚踏端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增勇，徐功铖，臧鑫运，陈伟，赵建平，樊瑜波，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11