一种智能的手腕及前臂镜像运动康复装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能手腕及前臂镜像运动康复装置，包括前臂镜像运动机构、手腕镜像运动机构、数据采集单元和数据处理单元四部分；数据采集单元采集患者健康侧手部及前臂的表面肌肉信号、加速度信号、角速度信号以及角度偏转信号，通过蓝牙通信传输至数据处理单元；数据处理单元对接收到的信号进行补偿、滤波、分析、计算等处理后，产生镜像运动控制指令，发送至电机及传动机构；电机传动机构根据接收到的镜像控制指令完成相应动作，实现患者健侧带动患侧进行主动、被动以及主被动康复训练；本发明专利技术简单易用，成本低且可靠性高，便于患者在家中或社区康复中心自主进行手腕及前臂的镜像康复训练。

An Intelligent Mirror Motion Rehabilitation Device for Wrist and Forearm

The invention discloses an intelligent wrist and forearm mirror motion rehabilitation device, which includes four parts: forearm mirror motion mechanism, wrist mirror motion mechanism, data acquisition unit and data processing unit; data acquisition unit collects muscle signal, acceleration signal, angular velocity signal and angular deflection signal on the healthy side of the hand and forearm of patients, and transmits them through Bluetooth communication. Data processing unit; data processing unit compensates, filters, analyses and calculates received signals, generates mirror motion control instructions and sends them to motor and drive mechanism; motor drive mechanism completes corresponding actions according to received mirror control instructions, realizes active, passive and active and passive rehabilitation training of patient's healthy side to drive affected side; the invention is simple and simple. It is easy to use, low cost and high reliability. It is convenient for patients to perform mirror rehabilitation training of wrist and forearm at home or in community rehabilitation center.

【技术实现步骤摘要】
一种智能的手腕及前臂镜像运动康复装置
本专利技术涉及运动康复器材领域，具体涉及一种智能的手腕及前臂镜像运动康复装置。
技术介绍
手腕及前臂的运动功能意义重大，在人们日常生活中起着至关重要的作用，是人类使用最为频繁，最为重要的部位之一；调查显示，脑卒中、手外伤、肌肉萎缩、脑外伤等众多疾病均会导致手腕及前臂运动功能的完全或部分缺失，对患者的日常生活造成很大的不便，我国每年需要进行手腕及前臂运动功能康复的患者数量巨大。传统的手腕及小臂运动康复训练，患者需要在正规医院中由专业的康复理疗师对病人的病情进行判断后，由康复理疗师带动患者进行康复；大部分患者行动不方便，无法独立到医院进行康复治疗，对患者及其家人带来了诸多不便。康复理疗师的专业水准良莠不齐，会对病人的康复效果产生巨大影响；目前我国获取康复治疗师资格的技术人员总数少于1.4万人，平均每十万人口有一名专业技术人员；按照国际标准的每十万人口拥有8名康复治疗师估算，我国康复治疗师的缺口达几十万，病患康复的需求巨大，专业的康复治疗师数量无法满足大量病患的需求，急需设计一种智能的手腕及前臂镜像康复机器人，使病人可以通过健侧带动患侧自主进行专业安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公开了一种智能手腕及前臂镜像运动康复装置，该装置由手腕镜像运动机构、前臂镜像运动机构、数据采集单元和数据处理单元四部分组成；该装置可以实现病人健侧带动患侧进行主动、被动以及主被动康复训练；所述的数据采集模块为MYO臂环，包括可以实时采集病人健侧前臂表皮肌电信号的八通道sEMG传感器，可用于测量病人健侧前臂加速度信号和角度信号的九轴惯性测量单元，并将采集到的数据通过蓝牙传输到数据处理单元；所述的数据处理单元基于嵌入式系统开发，开发板中植入Ubuntu系统，装置在Ubuntu系统中的ROS平台下运行；手腕进行镜像康复训练时，通过MYO臂环将检测到的患者健侧肌电信号作为输入，基于BP神...

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种智能手腕及前臂镜像运动康复装置，该装置由手腕镜像运动机构、前臂镜像运动机构、数据采集单元和数据处理单元四部分组成；该装置可以实现病人健侧带动患侧进行主动、被动以及主被动康复训练；所述的数据采集模块为MYO臂环，包括可以实时采集病人健侧前臂表皮肌电信号的八通道sEMG传感器，可用于测量病人健侧前臂加速度信号和角度信号的九轴惯性测量单元，并将采集到的数据通过蓝牙传输到数据处理单元；所述的数据处理单元基于嵌入式系统开发，开发板中植入Ubuntu系统，装置在Ubuntu系统中的ROS平台下运行；手腕进行镜像康复训练时，通过MYO臂环将检测到的患者健侧肌电信号作为输入，基于BP神经网络算法推算出的健侧手腕运动角度预测模型，数据处理单元发出患侧手腕对应的运动角度控制指令，控制电机对患侧手腕进行镜像康复训练；前臂进行镜像康复训练时，设一个XY坐标系位于患者健侧手臂佩戴的MYO臂环上，其中X轴同前臂重合，Y轴垂直于前臂，重力加速度始终向下垂直于水平面，当前臂抬起一个角度时，MYO臂环的惯性测量单元中的加速度计会检测到重力加速度在X轴上产生加速度分量，通过对加速度分量与重力加速度的比值进行反正弦函数运算，即可求得前臂抬起角度，具体计算公式为：其中为重力加速度，为重力加速度在X轴上的重力分量，为前臂抬起角度。2.根据权利要求1所述BP神经网络的具体设计方案是选取MYO臂环检测到的健康人手腕运动的八通道肌电信号数值作为输入，对应的角度作为输出，设置BP神经网络的输入层节点数为8，输出层节点数为1，选取隐层神经元个数为6，将Tan-Sigmoid函数作为隐层神经元的激励函数，选取Log-Sigmoid函数作为输出层神经元的激励函数，选取期望误差为0.00000001；训练完成后，可得出健侧手腕运动角度预测模型，即检测到的八通道肌电信号与对应的手腕运动角度的映射关系。3.根据权利要求1所述的手腕镜像运动机构由手腕托板、手腕托板支撑轴、手腕托板角度调节器、手腕托板高度调节器、手腕托板松紧调节轴、手腕托板高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳红，关元，任海川，高鹏彬，宋奇，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41