一种下肢康复训练系统技术方案

本发明专利技术提供了一种下肢康复训练系统，包括机械部件、作动部件、传感部件、控制部件和人机交互部件，腿部作动装置带动患者腿部作动装置上下往复运动，使患者进行模拟踏步运动，控制部件控制床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置、减重上下调节推杆装置的推杆伸长量，使床面垂直上下升降、床面整体翻转、床面上半部分翻转、床身长度调节、减重上下调节。本发明专利技术能够对患者从平躺到直立各种姿态进行下肢康复训练。

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复训练系统
本专利技术涉及康复医疗
，尤其是一种康复训练系统。
技术介绍
我国有上千万中风患者，且每年有上百万新增患者，另外还有大量脊髓损伤患者，中风和脊髓损伤等疾病导致大量患者偏瘫、瘫痪并长期卧床。传统运动康复训练是在康复训练师人工帮助下进行，整体效率低，并且训练时间和训练强度依靠康复训练师体力，在越来越多患者的情况下，训练师人数不能满足需求，另一方面，训练师进行康复评价时，基于评估量表对患者评级打分，此方法受训练师个体主观因素影响较大，使评价的不确定性增加，不仅增加训练师工作时间，而且评价也难以做到定量和客观。随着智能机器人技术的发展，目前越来越多的针对偏瘫、瘫痪患者的智能康复设备被研发应用，这类设备通常由和患者身体固定的机械结构装置、监测机械结构运动状态的传感器、驱动机械结构运动的作动器、接收传感器信号并计算处理后输出运动信号给作动器的控制器组成。但这类设备在工作时，对训练过程指标缺乏系统有效的测量、分析和记录，训练结束后仍需要康复训练师判断患者发力情况和活动范围变化，训练师和患者不能系统定量获知训练过程的训练指标变化，患者不能实时了解自身康复数据变化，降低了患者对训练的积极性也会间接影响患者整个康复的进程。因此，需要一种能对患者进行康复训练，并且能实时监测训练过程中运动活动范围、发力程度等指标，让患者和训练师定量、客观、实时的了解康复训练情况的康复训练系统。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种下肢康复训练系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种下肢康复训练系统，包括机械部件、作动部件、传感部件、控制部件和人机交互部件。所述的机械部件包括床面、上身固定装置、2个腿部固定装置、2个脚部固定装置，康复训练患者上身紧贴在床面上，上身、双腿、双脚分别由所述上身固定装置、腿部固定装置和脚部固定装置固定，所述的脚部固定装置与床面之间通过弹簧连接；所述的作动部件包括腿部作动装置、床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置和减重上下调节推杆装置，2个腿部作动装置分别连接1个腿部固定装置，带动腿部固定装置运动；所述的床面垂直升降推杆装置和床面整体翻转推杆装置分别在控制部件驱动下带动床面升降和翻转；所述的床面上半部分翻转推杆装置调整床面上半部分和床面下半部分的夹角；所述的床身长度调节推杆装置调整床面上半部分和脚部固定装置的距离；所述的减重上下调节推杆装置调整上身固定装置和腿部固定装置的距离；所述的传感部件包括拉压力传感装置、测距传感装置、测角位移传感装置、肌电传感装置和推杆传感控制装置，2个拉压力传感装置分别安装在腿部固定装置上，测量腿部固定装置受到的力FLL、FLR，代表患者腿部伸和屈的力；2个测距传感装置分别安装在2个脚部固定装置后端，测量脚部固定装置上下运动的距离SL、SR，间接测量脚部固定装置受到弹簧的拉力，代表患者足底受到的力；2个测角位移传感装置分别安装在腿部固定装置上，测量腿部固定装置与床面之间的运动相对角度AL、AR；肌电传感装置粘贴在患者腿部肌肉上，测量患者腿部运动时产生的表面肌电U1、U2、U3、U4，所述推杆传感控制装置测量床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置、减重上下调节推杆装置连接的推杆伸长量；所述的控制部件接收人机交互部件发送的控制指令和传感部件发送的传感信号，生成给腿部作动装置的连续控制信号。所述的控制部件计算一个设定周期内患者发力程度其中，左腿和右腿发力程度分别为和FLLmax、FLLmin分别为一个设定周期内左腿拉压力传感装置测量的最大值、最小值，FLRmax、FLRmin分别为一个设定周期内右腿拉压力传感装置测量的最大值、最小值，Fmax、Fmin分别为拉压力传感装置能测量的最大值、最小值。所述的控制部件计算一个设定周期内患者发力意图程度其中，为由表面肌电Ui得出的肌肉发力意图，n的值为使用的表面肌电传感装置个数，n≤4，Uimax、Uimin分别是一个评估周期内表面肌电Ui的最大值、最小值，Umax、Umin分别是表面肌电装置能测量的最大值、最小值。所述的控制部件计算一个设定周期内患者足底负载程度为其中，SLmax、SLmin分别为一个评估周期内左脚上下位移的最大值、最小值，SRmax、SRmin分别为一个评估周期内右脚上下位移的最大值、最小值，k为脚部固定装置连接的弹簧的刚度，G是患者重量。所述的控制部件计算一个设定周期内患者的平衡能力所述的控制部件计算一个设定周期内患者的关节活动程度，其中，分别是一个评估周期的左腿和右腿的关节活动程度，ALmax、ALmin分别为一个评估周期内左大腿抬起的角度最大值、最小值，ARmax、ARmin分别为一个评估周期内右大腿抬起的角度最大值、最小值，Amax、Amin分别为测角位移传感装置能测量大腿抬起角度的最大值、最小值。所述的控制部件计算一个完整训练的训练效果评估值为：其中，为训练过程中腿部发力程度的平均值，为训练过程中腿部发力意图的平均值，为训练过程中足底负载程度的平均值，为训练过程中平衡能力值的平均值，为训练过程中关节活动程度的平均值，V是训练速度，单位步数/分钟，k0、k1、k2、k3、k4、k5、k6为线性回归系数，训练师根据康复量表评价标准得出患者评级分数，通过多元线性回归模型，根据评级分数对线性回归系数修正，得到修正后的训练效果评估值为：其中，S′是修正后的一次完整训练的训练效果评估值，是0到100之间的数,k0′、k1′、k2′、k3′、k4′、k5′、k6′为修正后的线性回归系数，所述的人机交互部件通过网络连接云平台；定义某个患者的同类型患者为年龄A′与该患者年龄A之差的绝对值小于5，且患病类型M相同，且患病时间D′与该患者患病时间D之差小于2年的患者，云平台调取所有同类型患者的训练效果评估值，计算该患者在同类型患者中训练效果对比值为：其中，n为训练效果评估值小于该患者训练效果评估值的患者人数，N为同类型患者的总人数，云平台将Q值和同类型患者的训练效果评估值发送到人机交互部件，生成不同训练效果评估值下同类型患者人数对应曲线。所述的人机交互部件通过网络连接云平台；将患者训练效果评估值发送给云平台，云平台将该患者过去一个月的训练效果评估值发送给人机交互部件，生成患者过去一个月的训练效果评估值变化曲线并显示。本专利技术的有益效果是：能够对患者从平躺到直立各种姿态进行下肢康复训练，通过多种传感部件实时采集患者训练过程的发力情况、发力意图、关节活动角度、训练翻转角度信息，并显示在一体机上，不需要训练师介入，即可使训练师和患者精确定量的获知训练情况。基于多种传感部件采集的传感信息值处理计算得到患者训练效果评估值，为广大训练师提供准确客观的训练效果评估参考，丰富已有的康复训练评估方法。提供患者与同类型患者训练对比值、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下肢康复训练系统，包括机械部件、作动部件、传感部件、控制部件和人机交互部件，其特征在于：所述的机械部件包括床面、上身固定装置、2个腿部固定装置、2个脚部固定装置，康复训练患者上身紧贴在床面上，上身、双腿、双脚分别由所述上身固定装置、腿部固定装置和脚部固定装置固定，所述的脚部固定装置与床面之间通过弹簧连接；所述的作动部件包括腿部作动装置、床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置和减重上下调节推杆装置，2个腿部作动装置分别连接1个腿部固定装置，带动腿部固定装置运动；所述的床面垂直升降推杆装置和床面整体翻转推杆装置分别在控制部件驱动下带动床面升降和翻转；所述的床面上半部分翻转推杆装置调整床面上半部分和床面下半部分的夹角；所述的床身长度调节推杆装置调整床面上半部分和脚部固定装置的距离；所述的减重上下调节推杆装置调整上身固定装置和腿部固定装置的距离；所述的传感部件包括拉压力传感装置、测距传感装置、测角位移传感装置、肌电传感装置和推杆传感控制装置，2个拉压力传感装置分别安装在腿部固定装置上，测量腿部固定装置受到的力F

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复训练系统，包括机械部件、作动部件、传感部件、控制部件和人机交互部件，其特征在于：所述的机械部件包括床面、上身固定装置、2个腿部固定装置、2个脚部固定装置，康复训练患者上身紧贴在床面上，上身、双腿、双脚分别由所述上身固定装置、腿部固定装置和脚部固定装置固定，所述的脚部固定装置与床面之间通过弹簧连接；所述的作动部件包括腿部作动装置、床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置和减重上下调节推杆装置，2个腿部作动装置分别连接1个腿部固定装置，带动腿部固定装置运动；所述的床面垂直升降推杆装置和床面整体翻转推杆装置分别在控制部件驱动下带动床面升降和翻转；所述的床面上半部分翻转推杆装置调整床面上半部分和床面下半部分的夹角；所述的床身长度调节推杆装置调整床面上半部分和脚部固定装置的距离；所述的减重上下调节推杆装置调整上身固定装置和腿部固定装置的距离；所述的传感部件包括拉压力传感装置、测距传感装置、测角位移传感装置、肌电传感装置和推杆传感控制装置，2个拉压力传感装置分别安装在腿部固定装置上，测量腿部固定装置受到的力FLL、FLR，代表患者腿部伸和屈的力；2个测距传感装置分别安装在2个脚部固定装置后端，测量脚部固定装置上下运动的距离SL、SR，间接测量脚部固定装置受到弹簧的拉力，代表患者足底受到的力；2个测角位移传感装置分别安装在腿部固定装置上，测量腿部固定装置与床面之间的运动相对角度AL、AR；肌电传感装置粘贴在患者腿部肌肉上，测量患者腿部运动时产生的表面肌电U1、U2、U3、U4，所述推杆传感控制装置测量床面垂直升降推杆装置、床面整体翻转推杆装置、床面上半部分翻转推杆装置、床身长度调节推杆装置、减重上下调节推杆装置连接的推杆伸长量；所述的控制部件接收人机交互部件发送的控制指令和传感部件发送的传感信号，生成给腿部作动装置的连续控制信号。


2.根据权利要求1所述的下肢康复训练系统，其特征在于：所述的控制部件计算一个设定周期内患者发力程度其中，左腿和右腿发力程度分别为和FLLmax、FLLmin分别为一个设定周期内左腿拉压力传感装置测量的最大值、最小值，FLRmax、FLRmin分别为一个设定周期内右腿拉压力传感装置测量的最大值、最小值，Fmax、Fmin分别为拉压力传感装置能测量的最大值、最小值。


3.根据权利要求1所述的下肢康复训练系统，其特征在于：所述的控制部件计算一个设定周期内患者发力意图程度其中，为由表面肌电Ui得出的肌肉发力意图，n的值为使用的表面肌电传感装置个数，n≤4，Uimax、Uimin分别是一个评估周期内表面肌电Ui的最大值、最小值，Umax、Umin分别是表面肌电装置能测量的最大值、最小值。


4.根据权利要求1所述的下肢康复训练系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞，贺琛，张斌锋，单丁，张瀚桥，张文强，周颐，
申请(专利权)人：中航创世机器人西安有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61