康复机器人及其摔倒检测与防护方法技术

本发明专利技术公开了一种康复机器人及其摔倒检测与防护方法。所述康复机器人包括：控制单元、运动跟随单元和人体支撑机构；控制单元用于设定人体质心的初始位置高度，向运动跟随单元发送运动指令；运动跟随单元用于在接收到运动指令后控制人体支撑机构跟随人体质心的上下运动而上下运动；控制单元还用于实时获取人体质心的实时位置高度，计算实时位置高度与初始位置高度的高度差，在高度差满足预设条件时向运动跟随单元发送制动指令；运动跟随单元还用于在接收到制动指令后控制人体支撑机构停止上下运动。本发明专利技术可应用于患者康复训练，尤其是下肢运动训练时的场景，检测患者是否具有摔倒倾向，同时能够提供有效防护，并且不干扰患者躯干和上肢的运动。

Rehabilitation Robot and Its Falling Detection and Protection Method

The invention discloses a rehabilitation robot and a fall detection and protection method thereof. The rehabilitation robot includes a control unit, a motion following unit and a human body support mechanism; a control unit is used to set the initial position height of the human body's centroid and send motion instructions to the motion following unit; a motion following unit is used to control the human body's support mechanism to follow the up and down motion of the human body's centroid after receiving the motion instructions; and a control unit is also used for real-time acquisition. The real-time position height of the human body center of mass is calculated to calculate the height difference between the real-time position height and the initial position height. When the height difference satisfies the preset conditions, the braking command is sent to the motion following unit. The motion following unit is also used to control the upper and lower motion of the human body support mechanism after receiving the braking command. The invention can be applied to the rehabilitation training of patients, especially in the scene of lower limb movement training, to detect whether the patients have fallen tendency, and to provide effective protection, without interfering with the movement of the trunk and upper limbs of the patients.

【技术实现步骤摘要】
康复机器人及其摔倒检测与防护方法
本专利技术属于医疗器械领域，尤其涉及一种康复机器人及其摔倒检测与防护方法。
技术介绍
2017年，我国每年新增脑卒中患者约1300万，增速约8％，卒中造成的运动功能丧失或者障碍，严重影响患者的生活质量，并给患者家庭及社会带来极大负担。循证医学表明，康复是唯一降低致残率的有效手段。其中移动功能对患者的生活质量及健康有极大的影响，是最基本的运动功能，下肢运动功能的恢复。传统的康复训练存在医师不足、设备功能单一且成本较高、康复周期长、过程乏味主动性差以及无法进行准确的康复状态评价等缺陷，因此研制能够克服上述缺点的下肢康复训练及评价设备显得尤为必要。下肢康复机器人作为一种康复医疗设备，通过辅助患者进行科学地、有效地康复训练，从而达到恢复患者运动功能的目的。它在康复训练中为患者提供安全保护的同时，加强患者的主动运动意图对患者运动功能康复具有强化和促进作用，有利于保持患者精神紧张度，加强神经肌肉运动通路的修复。没有错误发生，就不能从错误中学习，卒中患者步行能力的重塑同样如此，传统的康复机器人因其结构设计倾向于更多的保护而缺乏试错条件，因此在步行能力和平衡功能的恢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种康复机器人，其特征在于，包括：控制单元、运动跟随单元和人体支撑机构；所述控制单元用于设定人体质心的初始位置高度，向所述运动跟随单元发送运动指令；所述运动跟随单元用于在接收到所述运动指令后控制所述人体支撑机构跟随所述人体质心的上下运动而上下运动；所述控制单元还用于实时获取所述人体质心的实时位置高度，计算所述实时位置高度与所述初始位置高度的高度差，在所述高度差满足预设条件时向所述运动跟随单元发送制动指令，所述预设条件为所述高度差小于0且所述高度差的绝对值大于或等于预设高度差阈值；所述运动跟随单元还用于在接收到所述制动指令后控制所述人体支撑机构停止上下运动，停止后的所述人体支撑机构向所述人体...

【技术特征摘要】
1.一种康复机器人，其特征在于，包括：控制单元、运动跟随单元和人体支撑机构；所述控制单元用于设定人体质心的初始位置高度，向所述运动跟随单元发送运动指令；所述运动跟随单元用于在接收到所述运动指令后控制所述人体支撑机构跟随所述人体质心的上下运动而上下运动；所述控制单元还用于实时获取所述人体质心的实时位置高度，计算所述实时位置高度与所述初始位置高度的高度差，在所述高度差满足预设条件时向所述运动跟随单元发送制动指令，所述预设条件为所述高度差小于0且所述高度差的绝对值大于或等于预设高度差阈值；所述运动跟随单元还用于在接收到所述制动指令后控制所述人体支撑机构停止上下运动，停止后的所述人体支撑机构向所述人体施加支撑力，以限制所述人体质心的实时位置高度下降。2.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于，所述控制单元还用于判断是否接收到主动恢复请求或是否满足被动恢复条件，若接收到所述主动恢复请求或满足所述被动恢复条件，则向所述运动跟随单元发送恢复指令，所述被动恢复条件为在发送所述制动指令后的预设时长内所述高度差未缩小；所述运动跟随单元还用于在接收到所述恢复指令后，控制所述人体支撑机构支撑人体上升以使得所述人体质心恢复至所述初始位置高度。3.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于，所述人体支撑机构与所述人体质心保持等高，所述运动跟随单元还用于检测所述人体支撑机构的实时位置高度，并将所述人体支撑机构的实时位置高度发送至所述控制单元。4.如权利要求1中所述的康复机器人，其特征在于，所述运动跟随单元包括：伺服驱动器、伺服电机和传动机构；所述伺服驱动器用于控制所述伺服电机的运行，所述伺服电机运行时通过所述传动机构带动所述人体支撑机构上下运动。5.如权利要求4所述的康复机器人，其特征在于，所述传动机构包括：电机联轴器、丝杆和丝杆螺母；所述丝杆通过所述电机联轴器与所述伺服电机连接，所述丝杆螺母设于所述丝杆上，所述伺服电机通过所述电机联轴器带动所述丝杆旋转，所述丝杆螺母随着所述丝杆的旋转而上下运动，所述丝杆螺母还与所述人体支撑机构刚性连接，所述人体支撑机构跟随所述丝杆螺母的上下运动而上下运动。6.如权利要求4所述的康复机器人，其特征在于，所述康复机器人还包括：运动感知单元；所述运动感知单元用于检测人体运动时在竖直方向所用的力，并将所述力发送至所述控制单元；所述控制单元还用于计算所述力产生的人体运动位移，将所述人体运动位移转换成所述人体支撑机构可产生等量位移的电机控制参量，将所述电机控制参量发送至所述伺服驱动器；所述伺服器驱动器用于按照所述电机控制参量控制所述伺服电机运行，以通过所述传动机构带动所述人体支撑机构上下运动。7.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于，所述人体质心的位置高度等同于人体骨盆的位置高...

【专利技术属性】
技术研发人员：程泓井，王永波，夏源，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31