[发明专利]一种卧式踏步式康复训练机器人的人机交互系统

权利要求书

1.一种卧式踏步式康复训练机器人的人机交互系统，包括患者多体位采集模块、髋关节运动采集模块、踝关节运动采集模块、腿部肌电采集模块、心率采集模块、血压采集模块、数据处理模块、运动控制模块、紧急停止模块、伺服执行模块和人机交互模块，其特征在于：

所述的患者多体位采集模块，采集患者训练高度、起立角度、前倾后仰角度、体位提升长度和体位水平长度；

所述的髋关节运动采集模块，采集患者训练过程中髋关节运动角度变化和人机作用拉压力；

所述的踝关节运动采集模块，采集患者训练过程中踝关节运动角度、翻转角度和足底压力；

所述的腿部肌电采集模块，采集患者训练过程中左右腿腿部肌电信号；

所述的心率采集模块，采集患者训练过程中的心电信号；

所述的血压采集模块，采集患者训练过程中的血压动态；

所述的数据处理模块采用算术平均滤波算法对患者多体位采集模块、髋关节运动采集模块、踝关节运动采集模块、腿部肌电采集模块、心率采集模块、血压采集模块的输出进行滤波，按设定采样数量取平均值；然后进行数据计算，包括足底压力最大值计算、人机作用最大离心力及向心力计算、腿部活动范围计算；当患者一侧腿部进行离心运动时计算该侧腿部人机作用最大离心力值和患者离心运动肌力最大值，并计算另一侧人机作用最大向心力值和患者离心运动最大肌力值，同时判断在人机作用力与腿部运动方向相反时，若人机作用离心力大于设定阈值则记录此时腿部运动的角度和方向；存储过程记录数据和计算所得数据；

所述的运动控制模块根据数据处理模块发送的数据计算髋关节和踝关节踏步运动角度与时间的轨迹曲线，同时根据当前时刻轨迹曲线对应的角度值与实际角度值之差计算执行机构中电机的转动速度，输出运动轨迹和执行命令至伺服执行模块，伺服执行模块控制髋关节和踝关节按照预定的指令进行运动；同时，运动控制模块接收紧急停止模块发送的急停信号时，控制伺服执行模块停止运动；

所述的人机交互模块内置患者信息管理模块、肌力评估模块、训练设置模块、训练监视模块和游戏互动管理模块；

所述患者信息管理模块，记录患者基本信息、病情信息、康复过程数据、康复治疗方案信息；

所述肌力评估模块，对患者患侧或健侧肌肉力量评估，评估时，将患者髋关节固定在设定角度，测量患者的最大向心力和离心力，得到的最大值即为患者本次评估的向心肌力和离心肌力；

所述的训练设置模块，用以对患者训练过程的参数进行调整设置，包含训练时间、训练速度、训练模式、指导力系数、人机作用离心力设定阈值、健侧腿选择、阻力系数、肌电测量选择、心率测量选择、血压测量选择以及训练过程中的体位设置；

所述的训练监视模块，用以监视患者训练过程中的各个参数，包含患者训练过程中的体位变化、训练时间、踏步步数、髋关节运动角度、腿部肌力、腿部拉压力、足底压力、足底翻转角度、心率、血压、指导力、阻力系数；

所述的游戏互动管理模块，管理训练过程与游戏互动的交互、控制游戏显示与隐藏、互动语音播放与停止、游戏页面数据的刷新。

2.根据权利要求1所述的卧式踏步式康复训练机器人的人机交互系统，其特征在于：还包括数据通讯模块，所述的数据通讯模块一端分别与患者多体位采集模块、髋关节运动采集模块、踝关节运动采集模块、腿部肌电采集模块、心率采集模块、血压采集模块连接，另一端与数据处理模块连接。数据通讯模块将各个采集模块收集的传感器数据经过滤波处理，按照通讯协议重新组包发送至数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的卧式踏步式康复训练机器人的人机交互系统，其特征在于：还包括人脸识别模块，与人际交互模块连接，将人脸识别结果发送至人机交互模块，显示对应患者信息和训练过程数据。