一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法，涉及康复辅助设备领域，包括脑电波采集装置、脑电解码模块、外骨骼机械手、控制盒，所述脑电波采集装置套设在使用者头部，所述脑电解码模块固定于所述脑电波采集装置上，所述外骨骼机械手穿戴于所述使用者的患肢上；所述脑电波采集装置采集所述使用者的原始脑电波，所述脑电解码模块根据所述原始脑电波生成运动指令，并将所述运动指令传送到所述控制盒，所述控制盒依据所述运动指令控制所述外骨骼机械手动作带动所述使用者的相应部位运动。通过本发明专利技术的实施，不仅能够实现使用者的主动康复训练，提高手功能的康复效果，还可作辅助患侧手，主动完成日常抓取任务。

A rehabilitation training system and method of hand function controlled by brain wave

【技术实现步骤摘要】
一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法
本专利技术涉及康复辅助设备领域，尤其涉及一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法。
技术介绍
在人体运动器官中，手是最重要的器官之一，人类依靠人手进行抓取、操作形状各异的物体和工具。人手由多块骨骼组成，骨骼通过韧带等彼此连接，并通过连接在不同骨骼上的骨骼肌收缩和舒张，驱动骨骼之间相对运动，以完成各种动作。而骨骼肌则由人脑通过神经系统控制和指挥收缩与舒张。对于脑卒中(俗称中风，stroke)病人来讲，因为大脑皮层受到溢血的压迫，使得身体某些部分的运动神经中枢受损，导致不能发送运动神经信号给各骨骼肌，相应的运动器官就会因为长期不运动而丧失运动功能。虽然开始时外周运动器官本身没有病变，但长期没有运动操作，也会引起骨骼肌机能丧失。在当前社会生活中，在通常情况下，中风患者的致残率较高，80～90％的患者会伴随上肢或下肢的运动功能障碍，丧失日常生活活动能力，影响患者的生活质量。尤其是在手部功能康复的初级阶段，患者并不能由大脑控制，对手部进行主动康复运动。故通常是借助于手功能康复训练设备，由康复训练设备强迫手部各相关关节进行活动，以保持手部肌肉功能，防止肌肉萎缩。但是，目前的手部康复训练设备，还不能由患者通过主动意识进行康复训练，或者通过患者大脑控制，主动完成希望完成的动作，包括通过运动不同的手指，进行抓取等动作，例如完成一个简单的三指捏动作。所述三指捏动作，是指拇指向食指和中指方向运动，以完成一个捏取物件的动作。因此，本领域的技术人员致力于开发一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法，不仅能够实现患者主动康复训练，提高患者手功能康复效果，还具有结构紧凑，重量轻，便于患者佩戴的优点。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发一种手功能康复训练系统及训练方法，使得患者能够进行主动康复训练，提高患者手功能康复效果，还具有结构紧凑，重量轻，便于患者佩戴。为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种脑电波控制的手功能康复训练系统，包括脑电波采集装置、脑电解码模块、外骨骼机械手、控制盒，所述脑电波采集装置套设在使用者头部，所述脑电解码模块固定安装于所述脑电波采集装置上，所述外骨骼机械手穿戴于所述使用者的患肢上，所述控制盒固定安装于所述外骨骼机械手上；所述脑电波采集装置采集所述使用者的原始脑电波，所述脑电解码模块根据采集到的所述原始脑电波生成运动指令，并将所述运动指令传送到所述控制盒，所述控制盒依据所述运动指令控制所述外骨骼机械手动作带动所述使用者的相应部位运动。进一步地，所述脑电波采集装置包括头箍、脑电极支架、脑电极、脑电极导线，所述头箍用于将所述脑电波采集装置固定在所述使用者头部，所述脑电极第一端固定安装于所述脑电极支架，所述脑电极支架与所述头箍固定连接，所述脑电极第二端为脑电波采集端，所述脑电极导线电连接所述脑电极与所述脑电解码模块。进一步地，所述脑电解码模块包括信号采集芯片、脑电波处理芯片、存储芯片、传输芯片及解码模块电源，所述信号采集芯片接收所述脑电极采集的所述原始脑电波并放大后存储在所述存储芯片内，所述脑电波处理芯片从所述存储芯片中读取数据并进行脑电信号解码得到所述运动控制指令，所述传输芯片将所述运动控制指令传输给所述控制盒，所述解码模块电源为所述脑电解码模块提供电源。进一步地，所述控制盒包括控制盒外壳体、驱动电路、信号灯、电机，所述控制盒外壳体固定安装在所述外骨骼机械手上部，所述电机设置在所述控制盒外壳体内，所述信号灯固定设置在所述控制盒外壳体外表面，所述驱动电路分别与所述信号灯和所述电机电气连接，所述驱动电路控制所述电机转动，所述信号灯受所述驱动电路控制以显示所述外骨骼机械手的状态。进一步地，所述驱动电路包括控制芯片、传输芯片，所述控制芯片与所述传输芯片电气连接，所述传输芯片接收所述运动指令并将所述运动指令传送给所述控制芯片，所述控制芯片根据所述运动指令控制所述电机运转。进一步地，所述外骨骼机械手包括掌套、支撑架、驱动轮、驱动杆、手指套、食指驱动杆、食指连杆、支撑轴、拇指连杆、拇指驱动杆、滑块、拇指支撑块，所述手指套包括食指套、拇指套，所述掌套套设在所述使用者手掌上，所述食指套套设在所述使用者食指和/或中指上，所述食指套与所述食指驱动杆固定连接，所述拇指套套设在所述使用者拇指上，所述拇指套与所述拇指驱动杆固定连接，所述支撑架固定安装在所述控制盒外壳体一侧，所述支撑架上设置有电机安装孔，所述电机固定安装在所述电机安装孔内，所述驱动轮为回转体，所述驱动轮一端与所述电机输出轴固定连接，所述驱动轮、所述驱动杆、所述食指驱动杆和所述支撑架构成四连杆机构，所述食指驱动杆、所述支撑架、所述食指连杆、所述滑块和所述支撑轴组成的四杆滑块机构，所述滑块、所述拇指连杆、所述拇指驱动杆、所述拇指支撑块和所述支撑轴组成四杆滑块机构。进一步地，所述支撑架上还设置有支撑轴安装孔、驱动杆连接孔，所述电机安装孔设置在所述支撑轴安装孔和所述驱动杆连接孔的上方，所述电机安装孔的中心轴线与所述支撑轴安装孔的中心轴线垂直且异面，所述电机安装孔的中心轴线与所述驱动杆连接孔的中心轴线平行；所述驱动杆为杆状构件，所述驱动杆第一端与所述驱动轮构成第一转动副，所述第一转动副的中心轴线与所述驱动轮的旋转中心轴线不重合，所述驱动杆第二端与所述食指驱动杆构成第二转动副，所述食指驱动杆与所述支撑架通过所述驱动杆连接孔构成第三转动副，所述支撑轴一端固定安装在所述支撑轴安装孔内，所述拇指支撑块固定设置在所述支撑轴另一端，所述滑块套设在所述支撑轴上，所述滑块与所述支撑轴构成滑动副，所述食指连杆为杆状构件，所述食指连杆第一端与所述支撑架构成第四转动副，所述食指连杆第二端与所述滑块构成第五转动副，所述拇指连杆为杆状构件，所述拇指连杆第一端与所述滑块构成第六转动副，所述拇指连杆第二端与所述拇指驱动杆构成第七转动副，所述拇指驱动杆一端与所述拇指支撑块构成第八转动副。进一步地，所述信号灯设置有三种工作状态，所述三种工作状态包括所述使用者保持静止并等待执行任务状态，提示所述使用者开始执行患侧手三指捏任务状态，提示所述使用者休息状态。优选地，所述脑电解码模块通过无线方式或有线方式发送所述运动指令至所述控制盒。本专利技术还公开了一种使用所述脑电波控制的手功能康复训练系统进行的训练方法，包括：a.使用者佩戴所述脑电波采集装置并调整佩戴位置，使各个脑电极接触头皮；b.使用者佩戴所述外骨骼机械手，手指穿戴进相应的所述手指套中；c.开启所述脑电解码模块的电源和所述控制盒的电源，所述脑电解码模块与所述控制盒建立电连接；d.所述信号灯发出不同的颜色，提示使用者大脑发出不同的运动指令；e.使用者大脑发出不同的运动指令，所述控制盒控制所述手指套根据所述运动指令作出相应的动作。本专利技术公开了一种脑电波控制的手功能康复训练系统和训练方法，包括套戴于使用者头部的所述脑电波采集装置和穿戴于使用者手上的所述外骨骼机械手，所述外骨骼机械手包括至少两个套于使用者不同手指上的所述手指套，所述脑电波采集装置通过多个贴合于使用者头部皮肤的脑电极采集使用者大脑发出的脑电波，由所述脑电解码模块解码后，获取使用者的主动运动意图，并发送所述运动指令至固定于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，包括脑电波采集装置、脑电解码模块、外骨骼机械手、控制盒，所述脑电波采集装置套设在使用者头部，所述脑电解码模块固定安装于所述脑电波采集装置上，所述外骨骼机械手穿戴于所述使用者的患肢上，所述控制盒固定安装于所述外骨骼机械手上；所述脑电波采集装置采集所述使用者的原始脑电波，所述脑电解码模块根据采集到的所述原始脑电波生成运动指令，并将所述运动指令传送到所述控制盒，所述控制盒依据所述运动指令控制所述外骨骼机械手动作带动所述使用者的相应部位运动。

【技术特征摘要】
1.一种脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，包括脑电波采集装置、脑电解码模块、外骨骼机械手、控制盒，所述脑电波采集装置套设在使用者头部，所述脑电解码模块固定安装于所述脑电波采集装置上，所述外骨骼机械手穿戴于所述使用者的患肢上，所述控制盒固定安装于所述外骨骼机械手上；所述脑电波采集装置采集所述使用者的原始脑电波，所述脑电解码模块根据采集到的所述原始脑电波生成运动指令，并将所述运动指令传送到所述控制盒，所述控制盒依据所述运动指令控制所述外骨骼机械手动作带动所述使用者的相应部位运动。2.如权利要求1所述的脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，所述脑电波采集装置包括头箍、脑电极支架、脑电极、脑电极导线，所述头箍用于将所述脑电波采集装置固定在所述使用者头部，所述脑电极第一端固定安装于所述脑电极支架，所述脑电极支架与所述头箍固定连接，所述脑电极第二端为脑电波采集端，所述脑电极导线电连接所述脑电极与所述脑电解码模块。3.如权利要求2所述的脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，所述脑电解码模块包括信号采集芯片、脑电波处理芯片、存储芯片、传输芯片及解码模块电源，所述信号采集芯片接收所述脑电极采集的所述原始脑电波并放大后存储在所述存储芯片内，所述脑电波处理芯片从所述存储芯片中读取数据并进行脑电信号解码得到所述运动控制指令，所述传输芯片将所述运动控制指令传输给所述控制盒，所述解码模块电源为所述脑电解码模块提供电源。4.如权利要求3所述的脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，所述控制盒包括控制盒外壳体、驱动电路、信号灯、电机，所述控制盒外壳体固定安装在所述外骨骼机械手上部，所述电机设置在所述控制盒外壳体内，所述信号灯固定设置在所述控制盒外壳体外表面，所述驱动电路分别与所述信号灯和所述电机电气连接，所述驱动电路控制所述电机转动，所述信号灯受所述驱动电路控制以显示所述外骨骼机械手的状态。5.如权利要求4所述的脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，所述驱动电路包括控制芯片、传输芯片，所述控制芯片与所述传输芯片电气连接，所述传输芯片接收所述运动指令并将所述运动指令传送给所述控制芯片，所述控制芯片根据所述运动指令控制所述电机运转。6.如权利要求5所述的脑电波控制的手功能康复训练系统，其特征在于，所述外骨骼机械手包括掌套、支撑架、驱动轮、驱动杆、手指套、食指驱动杆、食指连杆、支撑轴、拇指连杆、拇指驱动杆、滑块、拇指支撑块，所述手指套包括食指套、拇指套，所述掌套套设在所述使用者手掌上，所述食指套套设在所述使用者食指和/或中指上，所述食指套与所述食指驱动杆固定连接，所述拇指套套设在所述使用者拇指上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛鑫军，贾杰，束小康，华磊，朱向阳，
申请(专利权)人：上海念通智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31