[发明专利]一种基于双向神经接口的下肢康复机器人

说明书

本发明涉及一种基于双向神经接口的下肢康复机器人，属于医疗康复技术领域，解决了现有康复机器人存在患者主动参与度不高的问题。包括：脑电信号系统，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；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；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；同时，接收所述肌电信号系统反馈的下肢运动状态，对患肢运动进行适度干预。本发明利用闭环人‑机神经信息感知双向环路，实现患者与康复机器人间的高效交互，提高病患参与主动性，提升运动康复效率。

技术领域

本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种基于双向神经接口的下肢康复机器人。

背景技术

目前，下肢康复机器人在应用和市场方面代表了本类产品的发展趋势，其发展已经进入一个瓶颈阶段，现阶段国内外设备采用康复外骨骼引导患者进行基本的自然步态训练，基本可以满足对于康复治疗师在体力上大部分的替代工作，受限于自动化康复治疗设备的范畴，仅能得到被动训练的效果，不具备神经康复外部动力学机制的内涵。

当前我国正处于发展康复医疗设备的起步阶段，对于病患人体运动力学特性、电生理特性等研究不充分，亟需通过探索科学规律，解决关键技术，发力高端医疗下肢康复机器人市场。

现有康复机器人存在的主要问题有：被动的训练方式造成脑卒中偏瘫患者主动参与度不高、患侧肌肉主动收缩不足、肌肉状态监控缺失、传统运动康复中的训练步态与力学环境不匹配。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于双向神经接口的下肢康复机器人，用以解决现有康复机器人采用被动训练方式，患者主动参与度不高、患侧肌肉主动收缩不足、肌肉状态监控缺失、传统运动康复中的训练步态与力学环境不匹配的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种基于双向神经接口的下肢康复机器人，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；同时，根据所述肌电信号系统反馈的下肢运动状态，对患者下肢运动进行适度干预。

本发明有益效果如下：本发明应用脑电、肌电等双向神经接口技术，采用高通讯速率的脑-机接口，实现下肢外骨骼的快速、便捷、自助控制；基于肌肉神经刺激的人-机反向调控通道，实现下肢康复机器人对人体状态的监控和适度干预；构建人-机耦合的控制环路，实现个性化减重步态训练。建立生物-机器人的神经感知通路的智能康复下肢外骨骼脑控机器人可以使患者主动参与训练过程进行人机一体化的康复训练，患者进行自主控制、达到神经反馈训练状态和效果，大大提高患者的神经可塑性恢复进程。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，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。