上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备技术

本发明专利技术涉及一种上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备，所述上下肢康复机器人包括机械臂及其控制系统，机械臂执行末端设有快拆式夹具、六维力传感器和肌电信号传感器；所述快拆式夹具用于与患肢连接；所述控制方法包括：通过主动测试，获得与患肢相关的数据，根据所述数据设置警报阈值；根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，或者通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练。当患肢运动路径偏离设定路径时，通过自适应阻抗控制使患肢运动回到设定路径。本发明专利技术可替代或辅助医生进行上下肢康复训练，提供更个性化、更精准的上下肢康复方案，满足患者对康复训练的要求。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备


[0001]本专利技术涉及康复机械人
，尤其是上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备。

技术介绍

[0002]由中风、头部伤害或者脊髓手术导致的损伤经常导致病人多个肌肉群的运动功能受损。神经重塑理论已经证明重复运动和康复训练能使病人重新恢复部分或者大部分运动功能。帮助患者重新恢复肢体运动功能的有效途径之一，便是康复训练，其主要分为被动康复、主动康复训练和康复作业训练。传统的康复采用康复训练师亲自对患者进行康复指导和训练，虽能取得较好的治疗效果，但其既费时、费力，而且花费巨大，普通患者难以承受。重复性训练十分枯燥，并且对于治疗师来说是劳动密集及无效率的工作，因为治疗师只能对病人进行治疗，协助病人进行全方位的康复训练。
[0003]康复机器人装置及软件能胜任长时间重复性运动辅助工作，而且对施加于患者身上的力可以灵活控制，机器人用于辅助康复训练，模仿医生精确实施主动、被动和作业康复，系统节约成本，提高康复效率，减少二次伤害，智能化程度高。
[0004]但是现有的康复机器人存在的缺点有：运动单一，柔顺性差，易对肢体造成二次伤害以及长时间理疗作业下医护人员容易产生疲劳、人工成本投入高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备，解决了目前康复机器人运动单一、柔顺性差的技术问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种上下肢康复机器人的控制方法，所述上下肢康复机器人包括机械臂及其控制系统，机械臂执行末端设有快拆式夹具、六维力传感器和肌电信号传感器；所述快拆式夹具用于与患肢连接；
[0008]所述控制方法包括：
[0009]通过主动测试，获得与患肢相关的数据，根据所述数据设置警报阈值；
[0010]根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，或者通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练。
[0011]进一步技术方案为：
[0012]所述通过主动测试，获得与患肢相关的数据，包括：
[0013]启动主动测试模式，设置初始阻尼力，通过患肢的主动运动，由六维力传感器以及肌电信号传感器实时传输相关数据至控制系统，根据整个运动过程中的六维力传感器以及肌电信号传感器各自传输信号的最大值设置警报阈值。
[0014]根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
[0015]启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；
[0016]控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第一路径带动患肢进行重复运动。
[0017]根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
[0018]启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；
[0019]根据所述点位信息通过插补方法生成第二路径；
[0020]控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第二路径带动患肢进行重复运动。
[0021]根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
[0022]启动第二被动康复训练模式，控制机械臂按照预设的作业路径、速度及位姿带动患肢进行重复运动。
[0023]根据设定的治疗方案通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练，包括：
[0024]启动主动康复训练模式，根据与患肢相关的数据设置阻尼力，设定训练路径；
[0025]患肢按照所述训练路径带动机械臂运动。
[0026]所述控制方法还包括：
[0027]当患肢运动路径偏离设定路径时，通过自适应阻抗控制使患肢运动回到设定路径。
[0028]所述自适应阻抗控制的实现方法包括：
[0029]根据六维力传感器采集的数据判断使患肢偏离运动路径的外力的大小，根据外力大小以及机械臂执行末端与设定路径之间的偏移量，向机械臂执行末端施加一个与外力方向相反的抵抗力或者施加一个朝设定路径方向的柔顺力。
[0030]所述控制方法还包括：
[0031]通过六维力传感器以及肌电信号传感器的信号，判断患肢是否出现异常情况；
[0032]若六维力传感器或肌电信号传感器信号超出预设的警报阈值或出现突变，发出告警信息，机械臂停止移动。
[0033]所述控制方法还包括：
[0034]牵引控制机械臂，将所述夹具与患肢固定，包括：
[0035]启动牵引模式，首先在患肢上固定辅助带，然后牵引机械臂末端至患者患肢，将夹具的主体与辅助带进行连接；
[0036]所述辅助带上设有所述肌电信号传感器。
[0037]第二方面，本专利技术提供一种上下肢康复机器人，包括机械臂及其控制系统、设于所述机械臂执行末端的快拆式夹具、六维力传感器及肌电信号传感器；
[0038]所述快拆式夹具用于将患肢与机械臂快速连接或脱离；
[0039]所述六维力传感器和所述肌电信号传感器用于向所述控制系统反馈信号；
[0040]所述控制系统用于：
[0041]控制机械臂在外力拖拽下形成设定路径；
[0042]控制机械臂按照设定路径或根据设定路径优化后的新路径运动；
[0043]控制机械臂接受患肢带动按照所述设定路径或新路径运动；
[0044]以及判断患肢运动路径是否偏离设定路径，通过自适应阻抗控制使机械臂带动患肢回到设定路径。
[0045]进一步技术方案为：
[0046]所述快拆式夹具包括：
[0047]辅助带，用于连接患者患肢；
[0048]主体，与机械臂执行末端集成，用于与辅助带相连，起到将患肢与机械臂执行末端固定的作用。
[0049]第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的上下肢康复机器人的控制方法。
[0050]第四方面，本专利技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的上下肢康复机器人的控制方法。
[0051]本专利技术的有益效果如下：
[0052]本专利技术的上下肢康复机器人的控制方法，应用于上下肢康复机器人，可替代(或辅助)医生(或技师)进行上下肢康复训练，可根据医生经验、患者特点来提供更个性化、更精准的上下肢康复方案，满足患者对康复训练的要求。
[0053]本专利技术的上下肢康复机器人的控制方法具有自适应阻抗控制功能，实现机器人末端与外界环境接触的柔顺性，完成机器人轨迹复现功能和阻抗运动功能的相互融合。有利于实现更安全、可靠、精准的康复训练过程。
[0054]本专利技术的上下肢康复机器人的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述上下肢康复机器人包括机械臂及其控制系统，机械臂执行末端设有快拆式夹具、六维力传感器和肌电信号传感器；所述快拆式夹具用于与患肢连接；所述控制方法包括：通过主动测试，获得与患肢相关的数据，根据所述数据设置警报阈值；根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，或者通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练。2.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述通过主动测试，获得与患肢相关的数据，包括：启动主动测试模式，设置初始阻尼力，通过患肢的主动运动，由六维力传感器以及肌电信号传感器实时传输相关数据至控制系统，根据整个运动过程中的六维力传感器以及肌电信号传感器各自传输信号的最大值设置警报阈值。3.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第一路径带动患肢进行重复运动。4.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；根据所述点位信息通过插补方法生成第二路径；控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第二路径带动患肢进行重复运动。5.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：启动第二被动康复训练模式，控制机械臂按照预设的作业路径、速度及位姿带动患肢进行重复运动。6.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，根据设定的治疗方案通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练，包括：启动主动康复训练模式，根据与患肢相关的数据设置阻尼力，设定训练路径；患肢按照所述训练路径带动机械臂运动。7.根据权利要求1所述的上下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：当患...

【专利技术属性】
技术研发人员：幸研，陶然，
申请(专利权)人：南京积家医疗器械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：