一种康复训练模式控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种康复训练模式控制系统，包括被动康复训练模式和智能主动康复训练模式和本体感受评估模式，所述的被动康复训练模式包括恒转矩模式和恒转速模式，其中恒转速模式包括PID控制器，其控制方法为：设定目标位置‑检测实际位置与目标位置的误差‑通过比例运算、积分运算和微分运算，确定伺服电机所需增加的力矩‑伺服电机驱动设备将被控对象的实际位置移动到目标位置，在控制过程中，实现误差反馈。本发明专利技术的PID控制器，可以让整个运动过程平稳和安全；智能主动康复训练模式可以让康复机器人在患者需要帮助时给予辅助；本体感受性评估可以用来检查感官对身体位置的感知能力和对被动运动或干扰的补偿能力。

【技术实现步骤摘要】
一种康复训练模式控制系统
本专利技术涉及康复训练智能控制装备
，特别是一种康复训练模式控制系统。
技术介绍
脑中风，又称脑卒中或脑血管意外，是一种脑部出现缺血以及出血性损伤并导致缺氧、脑损伤和功能丧失的状况。康复训练是恢复中风所导致的运动功能缺陷最有效且必要的治疗办法。根据神经可塑性理论，通过长期密集和不断重复的康复治疗机制(如重复地对患者手腕提供被动运动)，可以使大脑与肌肉之间建立新的神经连接从而修复损伤。除中风致残患者外，我国目前也已步入老龄化社会并且慢性病患者的基数非常大，而这两个大群体也是康复训练机器人的另外两大需求端。康复训练的治疗过程相当漫长，这也是技术层面导致康复资源供不应求的主要原因。因此，在康复医疗的未来巨大的发展前景下，如何将康复医疗和日益成熟的生物机电交互、智能控制、机器人技术和物联网技术相结合并满足行业的需求，具有极大的市场经济价值和社会发展意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种可用于小型化家庭式康复训练装置的康复训练模式控制系统。本专利技术的技术方案是构造一种康复训练模式控制系统，包括被动康复训练模式和智能主动康复训练模式和本体感受评估模式，所述的被动康复训练模式包括恒转矩模式和恒转速模式，控制伺服电机分别以恒转矩和恒转速运行，其中恒转速模式包括PID控制器，其控制方法为：设定目标位置-检测实际位置与目标位置的误差-通过比例运算、积分运算和微分运算，确定伺服电机所需增加的力矩-伺服电机驱动设备将被控对象的实际位置移动到目标位置，在控制过程中，实时检测被控对象的实际位置与目标位置的误差，实现误差反馈。在其中一个实施例中，所述的智能主动康复训练模式包括辅助控制器，所述辅助控制器包括偏离控制部分，即以目标路径为中心设置一容许偏离范围，实时检测被控对象是否超出容许偏离范围，若被控对象超出容许偏差范围，则对目标施加朝向目标路径的引导力。在其中一个实施例中，所述的辅助控制器还包括速度控制部分，即检测被控对象的运动速度与预设速度的偏差，若偏差超过阈值，则对被控对象施加沿运动方向的引导力。在其中一个实施例中，所述的辅助控制器还包括波动控制部分，即检测被控对象的运动轨迹是否出现波动，若出现波动，则对被控对象施加阻尼作用力。在其中一个实施例中，所述的辅助控制器还包括视觉反馈装置，视觉反馈装置包括移动方向指示装置。在其中一个实施例中，所述的本体感受模式评估模式包括评估控制器、训练手柄、动作提示器及视线遮挡装置，所述的评估控制器控制视线遮挡装置将使用者的视线遮挡住，并通过动作提示器指示使用者握着手柄做出指定动作，评估控制器在使用者做指定动作时作出干扰，并检测使用者的实际运动轨迹与预定轨迹的误差，并记录、分析。在其中一个实施例中，所述的干扰包括恒方向干扰或变方向干扰。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术设置有适用于康复被动训练使用的PID控制器，可以让整个运动过程平稳和安全；本专利技术设置有智能主动康复训练模式，可以让康复机器人像治疗师一样具备观察和判断能力，在患者需要帮助时给予辅助，在患者康复动作执行得不对时给予引导，在患者能够独立完成时不进行干预；本专利技术的本体感受性评估可以用来检查感官对身体位置的感知能力和对被动运动或干扰的补偿能力。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将结合以下首选实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被认为是“设置”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本专利技术。实施例以腕关节的康复训练为例。一种用于腕关节的康复训练模式控制系统，包括被动康复训练模式和智能主动康复训练模式和本体感受评估模式，所述的被动康复训练模式对患者的手腕情况进行检测和评估，包括恒转矩模式和恒转速模式，控制伺服电机分别以恒转矩和恒转速运行，其中恒转速模式包括PID控制器，其控制方法为：设定目标位置-检测实际位置与目标位置的误差-通过比例运算、积分运算和微分运算，确定伺服电机所需增加的力矩-伺服电机驱动设备将被控对象的实际位置移动到目标位置，在控制过程中，实时检测被控对象的实际位置与目标位置的误差，实现误差反馈。被动康复训练模式可以准确地对力度和速度进行把控。恒转矩控制较容易实现，因为转矩将不受每个患者具体的情况所影响。对于伺服电机来说，无论外部负载的大小，都可以保持在设定转矩不变，因此不需要反馈系统。在恒速度模式下，即使设置了伺服电机的速度为恒定，由于康复动作过程中不同的位置僵硬程度会改变，且不同的患者手腕僵硬程度也不同，将没有办法直接让康复训练的动作也保持恒速。因此需要对康复动作的速度进行监控并实时改变伺服电机的转速。适用于康复被动训练使用的PID控制器让整个运动过程平稳和安全。在上述实施例中，所述的智能主动康复训练模式包括辅助控制器，所述辅助控制器包括偏离控制部分，即以目标路径为中心设置一容许偏离范围，实时检测被控对象是否超出容许偏离范围，若被控对象超出容许偏差范围，则对目标施加朝向目标路径的引导力，即在轨迹的周围设计了一个不受干扰的空间，这样当患者的偏差较小时，康复动作将不会受到干扰，就像通过一个管道一般。所述的辅助控制器还包括速度控制部分，即检测被控对象的运动速度与预设速度的偏差，若偏差超过阈值，则对被控对象施加沿运动方向的引导力。所述的辅助控制器还包括波动控制部分，即检测被控对象的运动轨迹是否出现波动，若出现波动，则表示患者已经感到吃力，将会对康复动作进行稳定，起到一个阻尼的效果。更优地，上辅助控制器还包括视觉反馈装置，视觉反馈装置包括移动方向指示装置，让患者可以从视觉和触觉上都感应到已经偏离了轨迹并知道该如何移动。上述实施例所述的本体感受模式评估模式包括评估控制器、训练手柄、动作提示器及视线遮挡装置，所述的评估控制器控制视线遮挡装置将使用者的视线遮挡住，并通过动作提示器指示使用者握着手柄做出指定动作，评估控制器在使用者做指定动作时作出干扰(恒方向干扰或变方向干扰)，并检测使用者的实际运动轨迹与预定轨迹的误差，并记录、分析，从而评估参与者是否能够感知并补偿干扰。本专利技术所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行的描述，并非对本专利技术构思和范围进行限定，在不脱离本专利技术设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本专利技术的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本专利技术的保护范围，本专利技术请求保护的
技术实现思路
，已经全部记载在权利要求书中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种康复训练模式控制系统，其特征在于：包括被动康复训练模式和智能主动康复训练模式和本体感受评估模式，所述的被动康复训练模式包括恒转矩模式和恒转速模式，控制伺服电机分别以恒转矩和恒转速运行，其中恒转速模式包括PID控制器，其控制方法为：设定目标位置‑检测实际位置与目标位置的误差‑通过比例运算、积分运算和微分运算，确定伺服电机所需增加的力矩‑伺服电机驱动设备将被控对象的实际位置移动到目标位置，在控制过程中，实时检测被控对象的实际位置与目标位置的误差，实现误差反馈。

【技术特征摘要】
1.一种康复训练模式控制系统，其特征在于：包括被动康复训练模式和智能主动康复训练模式和本体感受评估模式，所述的被动康复训练模式包括恒转矩模式和恒转速模式，控制伺服电机分别以恒转矩和恒转速运行，其中恒转速模式包括PID控制器，其控制方法为：设定目标位置-检测实际位置与目标位置的误差-通过比例运算、积分运算和微分运算，确定伺服电机所需增加的力矩-伺服电机驱动设备将被控对象的实际位置移动到目标位置，在控制过程中，实时检测被控对象的实际位置与目标位置的误差，实现误差反馈。2.根据权利要求1所述的康复训练模式控制系统，其特征在于：所述的智能主动康复训练模式包括辅助控制器，所述辅助控制器包括偏离控制部分，即以目标路径为中心设置一容许偏离范围，实时检测被控对象是否超出容许偏离范围，若被控对象超出容许偏差范围，则对目标施加朝向目标路径的引导力。3.根据权利要求2所述的康复训练模式控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向华，
申请(专利权)人：深圳市荣原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44