[发明专利]一种基于双向神经接口的下肢康复机器人

权利要求书

1.一种基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，包括：脑电信号系统、肌电信号系统、下肢运动系统；

所述脑电信号系统，用于采集患者的脑电信号，辨识患者的运动意图和康复训练需求，并将脑电信号转换为运动指令输出给下肢运动系统；

所述肌电信号系统，用于采集患者的下肢肌电信号，并进行分析处理，将下肢的运动状态反馈给下肢运动系统及脑电信号系统；

所述下肢运动系统，根据接收到的运动指令，进行步态生成，引导患者下肢运动；所述下肢运动系统包括下肢外骨骼；所述下肢外骨骼接收所述肌电信号系统实时反馈的下肢运动状态，并进行判断，当判断运动状态异常时，对患肢运动进行干预；

其中，所述肌电信号系统，包括：肌电信号采集器，肌电信号分析处理模块，运动信息反馈模块；

所述肌电信号采集器用于采集患者下肢的肌电信号；

所述肌电信号分析处理模块用于对采集到的下肢肌电信号进行分析处理，获取下肢的运动状态信息；

所述运动信息反馈模块，将上述运动状态信息反馈给下肢运动系统和脑电信号系统；

所述下肢运动系统，还包括：动态减重设备，减轻患者下肢运动过程中受重力的影响，所述下肢外骨骼还用于提供减重化个性步态的生成与控制。

2.根据权利要求1所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，所述脑电信号系统包括：脑电信号采集器，视觉刺激器、脑电信号分析处理模块、指令发送模块、视觉反馈模块；

所述视觉刺激器用于显示代表不同控制指令的闪烁灯，患者通过注视闪烁灯，产生不同的脑电信号；

所述脑电采集器用于采集患者的脑电信号，并传递给所述脑电信号分析处理模块；

所述脑电信号分析处理模块，将获取的脑电信号转换成运动指令，并由指令发送模块发送给下肢运动系统；

所述视觉反馈模块，接收下肢运动状态反馈信号，并通过视觉刺激器展示给患者。

3.根据权利要求2所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，所述下肢运动系统，还包括：医用跑台、扶手；

所述下肢外骨骼，根据接收到的运动指令及肌电信号系统反馈的运动状态信息，生成个性化步态，控制下肢运动；

所述扶手用于辅助患者站立；

所述医用跑台，用于配合下肢外骨骼在训练过程中实时调节速度。

4.根据权利要求1-3之一所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，所述下肢运动系统，还包括肌肉电刺激仪，按照脑电信号系统发出的运动指令，刺激患侧下肢的肌肉，引导该下肢运动。

5.根据权利要求4所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，所述肌肉电刺激仪，与下肢外骨骼配合，共同引导患侧下肢运动。

6.根据权利要求5所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，肌肉电刺激仪通过基于健/患侧肢体互参照的FES控制策略，调整刺激时序和强度，消除患者双侧下肢的步态差异。

7.根据权利要求6所述的基于双向神经接口的下肢康复机器人，其特征在于，执行下述流程，调整肌肉电刺激仪的刺激时序和强度：

通过肌电信号采集器采集患者健侧肌电信号；

肌电信号分析处理模块对上述健侧肌电信号进行分析处理，得到完整步态周期内健侧下肢行走时不同肌肉的收缩时序，并将该收缩时序作为肌肉电刺激仪对患侧下肢进行刺激的时序模式；

根据双侧下肢的运动学数据，以恒定时间之前的健侧运动学参数为模板，比对患侧下肢的运动学参数变化，得到肌肉电刺激仪对患侧下肢进行刺激的强度模式；

肌肉电刺激仪根据上述对患侧下肢进行刺激的时序模式及强度模式，调整刺激的时序和强度。