[发明专利]一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法

说明书

本发明公开了一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及其方法，利用驱动机构设置于掌背平台上，单独驱动外骨骼机械手本体的每个机械单元的运动，控制系统接收驱动机构反馈出来的位置信号，控制其运动和/或停止；表面肌电系统的表面肌电传感器设置在患者的健侧上肢的手、前臂相关肌肉的肌腹处，采集相应肌肉的表面肌电信号，进行特征提取，信号识别模块接收表面肌电特征参数，将特征参数发送到训练好的分类器中识别出不同的动作类型，生物电评估系统接收表面肌电特征参数，对患者个体特征和实时状态进行评估，得出评估结果，再把识别结果和评估结果发给控制系统控制驱动机构的运动，从而带动患侧手的运动。

技术领域

本发明涉及一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法。

背景技术

健康手功能在生产生活中发挥着重要作用。而在多种疾病或外伤情况下，手功能极易受损且康复难度极大，严重影响患者的日常生活能力。

目前手功能康复训练是通过康复治疗师进行的，通过对患者的手指进行引导运动，让患者恢复指力和关节运动范围。这种方法虽有一定疗效，但由于是一对一的治疗方式，治疗效率极低，治疗成本很高，效果也难以定量评价。康复机械手是一种针对手部康复训练而设计的特种机器人，能够有效地替代医师的手工操作，训练强度高、训练稳定性强、治疗效果显著。但目前的康复机械手的工作模式固定，多采用主动、被动或半被动方式，无法根据患者个体特征和实时状态进行智能化调整控制，严重制约了康复机械手的临床应用。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手及方法，通过检测患者健侧表面肌电信号，实时判断患者状态，并精准控制机械手，使之带动患侧手完成多种预定动作，包括五指弯曲、五指伸展、四指弯曲、四指伸展、拇指对掌、食指单独弯曲、拇指食指对捏的康复训练。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一目的是提供一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手，具体方案为:

一种基于健侧生物电控的智能外骨骼康复机械手,包括外骨骼机械手本体、控制系统、驱动机构、表面肌电系统、信号识别模块和生物电评估系统，其中：

所述外骨骼机械手本体包括掌背平台，所述掌背平台上的对应位置处依次布设有外骨骼拇指、外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼无名指和外骨骼小指的机械单元，所述驱动机构设置于掌背平台上，单独驱动每个机械单元的运动，控制系统接收驱动机构反馈出来的位置信号，控制其运动和/或停止；

所述表面肌电系统含有表面肌电传感器，设置在患者的健侧上肢的手、前臂相关肌肉的肌腹处，采集相应肌肉的表面肌电信号，进行特征提取，提取特征参数；

所述信号识别模块接收表面肌电特征参数，将特征参数发送到训练好的分类器中识别出不同的动作类型；

所述生物电评估系统接收表面肌电特征参数，对患者个体特征和实时状态进行评估，得出评估结果，将识别结果和评估结果发给控制系统控制驱动机构的运动，从而带动患侧手的运动，实现基于患者状态的实时智能康复训练。

进一步的，所述驱动机构为直线电机，每个机械单元都配置有一个直线电机，所述直线电机固定在掌背平台上侧面，掌背平台上侧面设置用于固定的绑带。

进一步的，所述表面肌电系统的表面肌电传感器设置处，具体包括肱桡肌、尺侧腕屈肌、桡侧腕屈肌、指总伸肌、指浅屈肌、拇短展肌、第一背侧骨间肌和小指展肌。