[发明专利]一种运动意图识别的外骨骼康复机器人

说明书

本发明公开了一种运动意图识别的外骨骼康复机器人。所述的装置包括外骨骼机械框架，上位机，下位机模块，电机模块，检测模块，反馈模块，传感器模块；所述的外骨骼机械框架包括外骨骼上臂，齿轮和手腕固定带；所述的上位机为PC机；所述的下位机为STM32主控芯片；所述的电机模块包括驱动器和电机；所述的检测模块为表面肌电传感器；所述的反馈模块为表面肌电传感器和角度传感器；所述的传感器模块为压力传感器。本发明公开了一种运动意图识别的外骨骼康复机器人和运动意图识别的算法。

技术领域

本发明涉及手臂的康复领域，特别涉及一种运动意图识别的外骨骼康复机器人。

背景技术

脑卒中造成的肢体运动功能障碍严重影响脑卒中患者的生活质量，拿筷子，水杯等这些日常动作对于有运动功能障碍的脑卒中患者也是一件及其困难的事情。

现有的上肢外骨骼机器人，机械结构过于坚硬，外骨骼结构不能与患者需要康复的肢体皮肤进行良好的接触和贴合；并且现有的外骨骼上肢康复机器人在患者康复训练过程中，不能根据患者的实际需要和患者的预期效果进行相应的康复训练。

传统的上肢外骨骼机器人通过治疗师控制机器的方式对患者进行康复训练，因此机器人不能与患者进行较好的人机交互，传统的上肢外骨骼机器人也不是通过脑电信号对特征进行提取和分类，对患者的运动意图进行分析，不能将患者的真实意愿进行有效的反馈，对患者的运动意识识别的准确度较差；如果外骨骼结构过于坚硬，将不能与患者需要康复肢体的皮肤进行有效的贴合，因此，这样既不能使患者在康复治疗中达到较好的体验舒适度，也未能使患者达到很好的康复效果。

本发明一种运动意图识别的外骨骼康复机器人所设计的机械结构中，前臂75％的部分采用软体材料硅橡胶HTV，其他的与齿轮相连的部分采用硬质材料；这样能够使患者在康复中达到较好的舒适度和康复效果；本发明一种运动意图识别的外骨骼康复机器人通过对脑电信号进行特征提取和分类，得到患者的运动预期和运动意图，并以此为依据，有目的的指导患者的康复训练，从而使患者的康复训练达到更好的效果；本发明的一种运动意图识别的外骨骼康复机器人采用了角度传感器，角度传感器能够测量患者上肢手臂活动的角度，来反应康复的效果。

因此，本发明针对现有运动识别康复器械技术不足的问题，发明了一种运动意图识别的外骨骼康复机器人。

发明内容

本发明针对脑卒中患者中手臂不能完成屈曲运动的患者，提出了一种结构简单，价格较低，稳定性好，安全性高，能够进行运动识别的外骨骼康复机器人及其训练方法。采用了主控芯片对运动识别的外骨骼康复机器人进行整体的控制；外骨骼结构为软体材料硅橡胶HTV和硬质材料相结合，这样可以让患者前臂与外骨骼结构贴合度更好，也能够让患者手臂更加舒服，肘部的外骨骼结构为硬质材料，这样可以方便固定齿轮，并且采用了表面肌电传感器检测肌肉的疲劳程度或痉挛，保证训练过程的安全；采用角度传感器作为反馈模块，来反馈康复训练的效果；采用了上肢机器人控制算法，作用是对脑电信号进行提取和分解，对患者的运动想象进行识别，从而指导外骨骼康复机器人带动对应患者的上臂进行康复训练，达到患者康复的目的。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为。

一种运动意图识别的外骨骼康复机器人，所述的装置包括外骨骼机械框架，上位机，下位机模块，电机模块，检测模块，反馈模块，传感器模块；所述的外骨骼机械框架包括外骨骼上臂，齿轮和手腕固定带；所述的上位机为PC机；所述的下位机为STM32主控芯片；所述的电机模块包括驱动器和电机；所述的检测模块为表面肌电传感器；所述的反馈模块为表面肌电传感器和角度传感器；所述的传感器模块为压力传感器；本发明公开了一种运动意图识别的外骨骼康复机器人和运动意图识别的算法。

本发明采用了主控芯片对外骨骼康复机器人整体进行控制，采用EEG信号分解后的结果给主控芯片STM32发出控制指令，主控芯片控制电机转动，通过电机和齿轮带动外骨骼结构进行运动，外骨骼结构带动手臂在EGG分解后的信号指导下，进行手臂的屈曲训练。