一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法技术

本发明专利技术公开了一种上肢康复训练机器人，包括训练桌，训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，末端执行器用于夹持患者的上肢，末端执行器连接有协作机械臂，协作机械臂能够带动末端执行器运动和/或上肢通过末端执行器能够拖动协作机械臂运动。本发明专利技术还公开了一种利用上述机器人进行的上肢康复训练方法，可选择进行主动训练或被动训练，当进行主动训练时，协作机械臂处于柔顺状态，显示器将患者上肢在显示器的游戏界面中显示出来，患者具有部分肌力的上肢通过末端执行器拖动协作机械臂在游戏界面中运动，完成游戏的同时进行主动训练；当进行被动训练时，协作机械臂通过末端执行器带动患者的上肢按照设定的轨迹运动，以促进脑功能和神经重塑。

An Upper Limb Rehabilitation Training Robot and Upper Limb Rehabilitation Training Method

The invention discloses an upper limb rehabilitation training robot, which comprises a training table with a display and at least one end-effector. The end-effector is used to clamp the upper limb of a patient. The end-effector is connected with a cooperative manipulator, which can drive the motion of the end-effector and/or the movement of the upper limb through the end-effector. The invention also discloses an upper limb rehabilitation training method using the above-mentioned robots, which can select active training or passive training. When active training is carried out, the cooperative manipulator is in a flexible state. The upper limb of the patient is displayed in the game interface of the display. The upper limb of the patient with partial muscle strength is dragged by the end-effector to the cooperative manipulator in the game world. When passive training is carried out, the cooperative manipulator drives the upper limb of the patient to follow the set trajectory through the end effector, so as to promote brain function and nerve remodeling.

【技术实现步骤摘要】
一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法
本专利技术涉及康复训练机器人
，特别是涉及一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法。
技术介绍
我国正迅速步入老龄化社会，人口老龄化大幅加了康复需求。传统的上肢康复治疗方式以理疗师的徒手治疗为主，存在理疗师劳动强度大、难以保证训练的持续性及康复治疗稳定性、可控性以及难以获取和分析训练数据等问题。将上肢康复训练与机器人结合已然成为新的趋势。针对上述问题，国内有研究者从外骨骼角度提出了改进和创新，如哈尔滨工业大学的公开号为CN105597280A，公开日为2016年5月25日的中国专利技术专利公开了一种主被动混合上肢康复训练外骨骼，该专利公开的上肢康复训练设备通过同步带轮和电机实现康复训练，但其训练模式较单一，且不同人手臂并不相同，其可调节范围也比较有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过多样化的康复训练，促进患者脑功能和神经重塑，最后使患者重获部分日常生活自理能力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种上肢康复训练机器人，包括训练桌，所述训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，所述末端执行器用于夹持患者的上肢，所述末端执行器连接有协作机械臂，所述协作机械臂能够带动所述末端执行器运动和/或所述上肢通过所述末端执行器能够拖动所述协作机械臂运动。进一步地，所述训练桌上还设有marker点装置，所述marker点装置用于佩戴在患者的上肢上，所述训练桌的上侧设有动作捕捉装置，所述动作捕捉装置用于采集佩戴有所述marker点装置的上肢的运动。进一步地，所述动作捕捉装置包括三目相机、相机固定架和相机支架，所述三目相机通过所述相机固定架与所述相机支架的顶端连接，所述相机支架的底端固定设置在控制柜机构上，所述控制柜机构位于所述训练桌的前侧。进一步地，所述协作机械臂的一端与所述末端执行器固定连接，所述协作机械臂的另一端与所述控制柜机构固定连接。进一步地，所述控制柜机构包括控制柜框架、控制柜外壳、机械臂控制箱和计算机系统，所述控制柜外壳通过螺钉固定在所述控制柜框架上，所述控制柜框架的四角处设有万向轮，所述机械臂控制箱和所述计算机系统均设置在所述控制柜外壳内侧，所述计算机系统能够接收所述动作捕捉装置的信号并通过所述机械臂控制箱控制所述协作机械臂的运动，并将患者上肢的运动通过所述显示器显示出来。进一步地，所述显示器通过旋转机构与所述训练桌连接，所述显示器的背面设有镜子，所述镜子与所述显示器通过显示器框架固定连接；所述末端执行器包括护手和摄像头，所述护手上设有用于与所述协作机械臂末端的法兰连接的固定孔；所述摄像头固定在所述护手的前端，所述摄像头用于拍摄所述镜子中的患者的上肢运动。进一步地，所述训练桌包括桌架、开关按钮和外壳，所述开关按钮在所述桌架两侧边角处各设置一个，所述外壳通过螺钉与所述桌架固定连接；所述桌架的四角处设有万向轮。进一步地，还包括训练座椅，所述训练座椅位于所述训练桌的后侧。本专利技术还提供了一种利用上述的上肢康复训练机器人进行的上肢康复训练方法，可选择进行主动训练或被动训练，当进行主动训练时，协作机械臂处于柔顺状态，显示器将患者上肢在显示器的游戏界面中显示出来，患者具有部分肌力的上肢通过末端执行器拖动协作机械臂在游戏界面中运动，完成游戏的同时进行主动训练；当进行被动训练时，协作机械臂通过末端执行器带动患者的上肢按照设定的轨迹运动；以促进脑功能和神经重塑。进一步地，还可选择进行协调训练或镜像训练，当进行协调训练时，患者健侧上肢佩戴marker点装置，动作捕捉装置采集患者健侧上肢的运动参数并传送给计算机系统，计算机系统根据健侧上肢的运动参数计算出患侧上肢应进行的协调运动，并将计算出的协调运动的控制参数传送给机械臂控制箱，机械臂控制箱控制协作机械臂通过末端执行器带动患侧上肢进行协调运动；当进行镜像训练时，显示器相对于训练桌成一定角度，患者健侧上肢放置在显示器与训练桌之间做运动，摄像头拍摄镜子中健侧上肢的运动视频，并将视频传送给计算机系统，计算机系统提取健侧上肢的运动轨迹，然后将镜像后的运动轨迹传送给机械臂控制箱，患者患侧上肢放置在显示器和训练桌之间，机械臂控制箱控制协作机械臂通过末端执行器带动患侧上肢按照镜像后的运动轨迹运动，并且显示器中同步播放摄像头拍摄的健侧上肢的运动视频。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术可使患者进行主动训练、被动训练、协调训练或镜像训练，丰富了患者的康复训练方式，更具有趣味性和真实感，使患者更易于接受并可根据自身情况选择效果较好的训练方法，并可在早、中、晚全周期进行上肢康复训练，促进脑功能和神经重塑，最后使患者重获部分日常生活自理能力。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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。图1为本专利技术上肢康复训练机器人的整体结构示意图；图2为本专利技术中显示器和镜子的结构示意图；图3为本专利技术中训练桌的结构示意图；图4为本专利技术中末端执行器的结构示意图；图5为本专利技术中控制柜机构的结构示意图；其中：1-训练桌，2-显示器，3-旋转机构，4-动作捕捉装置，5-协作机械臂，6-末端执行器，7-控制柜机构，11-桌架，12-marker点装置，13-开关按钮，14-外壳，21-显示器框架，22-镜子，41-三目相机，42-相机固定架，43-相机支架，61-护手，62-摄像头，71-控制柜框架，72-控制柜外壳，73-机械臂控制箱，74-计算机系统。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过多样化的康复训练，促进患者脑功能和神经重塑，最后使患者重获部分日常生活自理能力。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1-图5所示：本实施例提供了一种上肢康复训练机器人，包括训练桌1，训练桌1的前侧设有控制柜机构7，后侧设有训练座椅。训练桌1包括桌架11、开关按钮13和外壳14，开关按钮13在桌架11两侧边角处各设置一个，单开双控设置，作为整个康复训练机器人的总电源开关，外壳14通过螺钉与桌架11固定连接；桌架11的四角处设有可锁死的万向轮，便于训练桌1的移动和固定。训练桌1上设有显示器2、marker点装置12和一个末端执行器6，末端执行器6用于夹持患者的上肢，末端执行器6连接有协作机械臂5，协作机械臂5能够带动末端执行器6运动，并且患者的患侧上肢通过末端执行器6也能够拖动协作机械臂5运动。当然，末端执行器6和协作机械臂5也可设置二组，以适用于双上肢均患病的患者。marker点装置12用于佩戴在患者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上肢康复训练机器人，其特征在于：包括训练桌，所述训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，所述末端执行器用于夹持患者的上肢，所述末端执行器连接有协作机械臂，所述协作机械臂能够带动所述末端执行器运动和/或所述上肢通过所述末端执行器能够拖动所述协作机械臂运动。

【技术特征摘要】
1.一种上肢康复训练机器人，其特征在于：包括训练桌，所述训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，所述末端执行器用于夹持患者的上肢，所述末端执行器连接有协作机械臂，所述协作机械臂能够带动所述末端执行器运动和/或所述上肢通过所述末端执行器能够拖动所述协作机械臂运动。2.根据权利要求1所述的上肢康复训练机器人，其特征在于：所述训练桌上还设有marker点装置，所述marker点装置用于佩戴在患者的上肢上，所述训练桌的上侧设有动作捕捉装置，所述动作捕捉装置用于采集佩戴有所述marker点装置的上肢的运动。3.根据权利要求2所述的上肢康复训练机器人，其特征在于：所述动作捕捉装置包括三目相机、相机固定架和相机支架，所述三目相机通过所述相机固定架与所述相机支架的顶端连接，所述相机支架的底端固定设置在控制柜机构上，所述控制柜机构位于所述训练桌的前侧。4.根据权利要求3所述的上肢康复训练机器人，其特征在于：所述协作机械臂的一端与所述末端执行器固定连接，所述协作机械臂的另一端与所述控制柜机构固定连接。5.根据权利要求3所述的上肢康复训练机器人，其特征在于：所述控制柜机构包括控制柜框架、控制柜外壳、机械臂控制箱和计算机系统，所述控制柜外壳通过螺钉固定在所述控制柜框架上，所述控制柜框架的四角处设有万向轮，所述机械臂控制箱和所述计算机系统均设置在所述控制柜外壳内侧，所述计算机系统能够接收所述动作捕捉装置的信号并通过所述机械臂控制箱控制所述协作机械臂的运动，并将患者上肢的运动通过所述显示器显示出来。6.根据权利要求1所述的上肢康复训练机器人，其特征在于：所述显示器通过旋转机构与所述训练桌连接，所述显示器的背面设有镜子，所述镜子与所述显示器通过显示器框架固定连接；所述末端执行器包括护手和摄像头，所述护手上设有用于与所述协作机械臂末端的法兰连接的固定孔；所述摄像头固...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋韬，周梅杰，郭帅，荚启波，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31