一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统，涉及康复医疗技术领域，包括当开始跟随坐站训练时，会根据减重值、跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；根据实时获取的扭矩传感器采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息确定患者的意向运动方向；对比指示运动方向和意向运动方向，若不一致则停止患者按照原先的意向运动方向运动；同时在患者进行跟随坐站训练时，下肢康复机器人根据压力信息进行前后移动。本发明专利技术不仅能够根据患者的不同康复时期施加不同的减重值，满足患者早期的动态减重辅助，还能够根据下肢康复机器人的指示运动方向调整患者的意向运动方向，防止患者在康复训练时期二次受伤，提高康复训练效率。

A sitting and standing training method and system of lower limb rehabilitation robot

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统
本专利技术涉及康复医疗
，特别是涉及一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统。
技术介绍
随着老龄化社会的日益加剧，越来越多的老年人由于中风、心血管疾病等原因丧失了下肢自主站立功能，给日常生活带来非常大的不便，生活质量严重下降。目前传统的坐-站功能训练常通过普通方凳、普通座椅或一般物理治疗床进行，这些工具缺乏调节高度的功能，并且缺少合适的扶手，同时不能给于早期的患者一定的辅助减重力支撑，因此无法达到通过调节座高度、扶手和减重力而改变训练难度的目的。现有市场上的升降座椅，虽然可以调节椅座高度，但是无法实现动态减重辅助训练，又非常不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统，不仅能够根据患者的不同康复时期施加不同的减重值，满足患者早期的动态减重辅助训练，还能够根据下肢康复机器人的指示运动方向调整患者的意向运动方向，防止患者在康复训练时期二次受伤，提高康复训练效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种下肢康复机器人的坐站训练方法，包括：设置减重值和跟随坐站训练速度，开始跟随坐站训练；根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；实时获取扭矩传感器采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息；根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向；对比所述指示运动方向和所述意向运动方向，若所述指示运动方向与所述意向运动方向不一致，则停止患者按照原先的意向运动方向运动；在患者进行跟随坐站训练时，实时判断由压力传感器所采集的压力信息，控制下肢康复机器人根据所述压力信息进行前后移动；所述压力信息包括压力值和压力方向。可选的，所述下肢康复机器人的坐站训练方法还包括：若所述指示运动方向与所述意向运动方向一致，则辅助患者按照原先的意向运动方向继续运动。可选的，所述根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向，具体包括：根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示力矩，并当所述下肢康复机器人的指示力矩大于或者等于设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向上移动方向，当所述下肢康复机器人的指示力矩小于所述设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向下移动方向。可选的，所述下肢康复机器人的指示力矩的计算公式为Tg＝Mg*L+T1；其中，Tg为下肢康复机器人的指示力矩；M为减重值，单位为Kg；g为重力加速度；L为患者骨盆与扭矩传感器之间的距离，L为已知固定值；T1为根据跟随坐站训练速度确定的扭矩值。可选的，在根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向之前，还包括：对所述患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。一种下肢康复机器人的坐站训练系统，包括安装在下肢康复机器人的人机交互子系统、扭矩传感器、压力传感器以及控制子系统；所述人机交互子系统、所述扭矩传感器、所述压力传感器均与所述控制子系统连接；所述人机交互子系统包括参数设置模块以及跟随坐站训练开始虚拟按钮；其中，所述参数设置模块用于设置减重值和跟随坐站训练速度，并将所述减重值、所述跟随坐站训练速度发送至所述控制子系统，所述跟随坐站训练开始虚拟按钮为触发按钮，并当患者点击所述跟随坐站训练开始虚拟按钮后，所述跟坐站训练系统进入训练模式；所述扭矩传感器用于在训练模式期间实时采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息，并将所述扭矩信息发送至所述控制子系统；所述压力传感器用于在训练模式期间实时采集患者与下肢康复机器人之间的压力信息，并将所述压力信息发送至所述控制子系统；所述控制子系统用于根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；所述控制子系统还用于根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向；所述控制子系统还用于根据所述压力信息确定下肢康复机器人的前后运动方向指令，并将所述前后运动方向指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以控制下肢康复机器人根据所述压力信息进行前后移动；其中，前后移动的位移为有限值，所述有限值是根据跟随坐站训练时人体的重心变化幅度设定，所述有限值为已知固定值；所述控制子系统还用于对比所述指示运动方向和所述意向运动方向，并当所述指示运动方向与所述意向运动方向不一致时输出停止运动指令，并将所述停止运动指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以停止患者按照原先意向运动方向运动。可选的，所述控制子系统还用于当所述指示运动方向与所述意向运动方向一致输出继续运动指令，并将所述继续运动指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以辅助患者按照原先的意向运动方向继续运动。可选的，所述控制子系统包括预处理模块、意向运动方向确定模块和指示运动方向确定模块；所述预处理模块用于对所述患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理；所述意向运动方向确定模块用于根据处理后的扭矩信息确定患者的意向运动方向；所述指示运动方向确定模块用于根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示力矩，并当所述下肢康复机器人的指示力矩大于或者等于设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向上移动方向，当所述下肢康复机器人的指示力矩小于所述设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向下移动方向。可选的，所述控制子系统还包括对比模块以及与下肢康复机器人的运动控制模块连接的控制命令发送模块；所述对比模块用于对比所述指示运动方向和所述意向运动方向；所述控制命令发送模块用于当所述指示运动方向与所述意向运动方向不一致时输出停止运动指令，并将所述停止运动指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以停止患者按照原先的意向运动方向继续运动；所述控制命令发送模块还用于当所述指示运动方向与所述意向运动方向一致输出继续运动指令，并将所述继续运动指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以辅助患者按照原先的意向运动方向继续运动；所述控制命令发送模块还用于根据根据所述压力信息确定下肢康复机器人的前后运动方向指令，并将所述前后运动方向指令发送至下肢康复机器人的运动控制模块以控制下肢康复机器人根据所述压力信息进行前后移动。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种下肢康复机器人的坐站训练方法及系统，其主要步骤如下：首先，利用人机交互系统选择坐站训练模式；然后，根据患者不同的康复时期设定不同的减重值，进行实时减重状态下的坐站训练，并根据设置的减重值和跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；接着，通过扭矩传感器采集患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息，并根据扭矩信息确定下肢康复机器人的意向运动方向；最后，对比指示运动方向和意向运动方向，若指示运动方向与意向运动方向不一致，则停止患者按照原先的意向运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，包括：/n设置减重值和跟随坐站训练速度，开始跟随坐站训练；/n根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；/n实时获取扭矩传感器采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息；/n根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向；/n对比所述指示运动方向和所述意向运动方向，若所述指示运动方向与所述意向运动方向不一致，则停止患者按照原先的意向运动方向运动；/n在患者进行跟随坐站训练时，实时判断由压力传感器所采集的压力信息，控制下肢康复机器人根据所述压力信息进行前后移动；所述压力信息包括压力值和压力方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，包括：
设置减重值和跟随坐站训练速度，开始跟随坐站训练；
根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向；
实时获取扭矩传感器采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息；
根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向；
对比所述指示运动方向和所述意向运动方向，若所述指示运动方向与所述意向运动方向不一致，则停止患者按照原先的意向运动方向运动；
在患者进行跟随坐站训练时，实时判断由压力传感器所采集的压力信息，控制下肢康复机器人根据所述压力信息进行前后移动；所述压力信息包括压力值和压力方向。


2.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，所述下肢康复机器人的坐站训练方法还包括：若所述指示运动方向与所述意向运动方向一致，则辅助患者按照原先的意向运动方向继续运动。


3.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，所述根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示运动方向，具体包括：
根据所述减重值、所述跟随坐站训练速度确定下肢康复机器人的指示力矩，并当所述下肢康复机器人的指示力矩大于或者等于设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向上移动方向，当所述下肢康复机器人的指示力矩小于所述设定阈值时所述下肢康复机器人的指示运动方向确定为向下移动方向。


4.根据权利要求3所述的一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，所述下肢康复机器人的指示力矩的计算公式为Tg＝Mg*L+T1；其中，Tg为下肢康复机器人的指示力矩；M为减重值，单位为Kg；g为重力加速度；L为患者骨盆与扭矩传感器之间的距离，L为已知固定值；T1为根据跟随坐站训练速度确定的扭矩值。


5.根据权利要求1所述的一种下肢康复机器人的坐站训练方法，其特征在于，在根据所述扭矩信息确定患者的意向运动方向之前，还包括：对所述患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。


6.一种下肢康复机器人的坐站训练系统，其特征在于，包括安装在下肢康复机器人的人机交互子系统、扭矩传感器、压力传感器以及控制子系统；
所述人机交互子系统、所述扭矩传感器、所述压力传感器均与所述控制子系统连接；
所述人机交互子系统包括参数设置模块以及跟随坐站训练开始虚拟按钮；其中，所述参数设置模块用于设置减重值和跟随坐站训练速度，并将所述减重值、所述跟随坐站训练速度发送至所述控制子系统，所述跟随坐站训练开始虚拟按钮为触发按钮，并当患者点击所述跟随坐站训练开始虚拟按钮后，所述跟坐站训练系统进入训练模式；
所述扭矩传感器用于在训练模式期间实时采集的患者骨盆与下肢康复机器人之间的扭矩信息，并将所述扭矩信息发送至所述控制子系统；
所述压力传感器用于在训练模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子睿，赵冬冬，王志勇，岳承涛，明志发，金李娜，
申请(专利权)人：上海金矢机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31