[发明专利]一种机器人模拟人体四肢肌肉主动力学状态的方法

说明书

本发明公开了一种机器人模拟人体四肢肌肉主动力学状态的方法，包括模拟人体不同等级屈肘或屈膝肌力的方法，模拟人体不同等级伸肘或伸膝肌力的方法，所述机器人设有依次连接的基座、肩关节组件、大臂、肘关节组件、小臂及手掌，肩关节组件可带动大臂做全方位转动，肩关节组件可驱动小臂做屈伸运动。操作者可以观察和感受机器人在模拟过程中的运动状态，经反复体会，快速掌握人体肌力检查方法的实践技能。

技术领域

本发明涉及机器人模拟技术领域，更具体地涉及一种机器人模拟人体四肢肌肉主动力学状态的方法。

背景技术

人体四肢肌肉主动力学状态主要体现在人体上肢或下肢肌肉主动收缩所表现出的力量状态，在医学、运动学等相关领域，通常采用划分等级的方式来表现肌肉力量状态，遵循国际常用人体徒手肌力分级标准，人体肌肉的主动收缩力量表现分为0级、1级、2级、3级、4级、5级，共计六个等级。

人体在疲劳、发生意外伤害、创伤、疾病等不幸事件后，或经过治疗、康复锻炼、自然恢复等情况下，都可能会出现相关肌肉力量变化，表现出肢体主动运动能力和运动效果的变化，医疗、运动学等人体科学专业技术人员需要对肌肉在主动运动过程中表现的力量进行检查测试，判断出人体肌肉主动收缩力量的等级，并综合分析后才能做出准确的诊断和合理的治疗方案。

目前，医学、运动学等人体科学相关专业的学生在进入实习阶段后才有机会接触患者，开始实际学习对人体肌肉主动运动时所表现出的力量进行检查的方法，学习和掌握该技能的时机滞后。并且，包括低年资专业技术人员在内，都需要在临床实践过程中检查大量患者后方能逐渐掌握该方法，严重影响其学习进度、学习效果和学习的系统性。

发明内容

本发明的目的提供一种机器人模拟人体四肢肌肉主动力学状态的方法，为医学、运动学等相关专业学生及低年资人体科学专业技术人员掌握临床基础体格检查技术、分析医学和运动学问题等提供标准化的学习和实践平台，对提高教学水平、改进教学方法、增进教学效果等具有重要意义。

本发明采用的第一技术方案是：一种机器人模拟人体四肢肌肉主动力学状态的方法，包括：机器人模拟人体不同等级屈肘或屈膝肌力的方法，机器人模拟人体不同等级伸肘或伸膝肌力的方法，所述机器人包括基座、肩关节组件、大臂、肘关节组件、小臂及手掌；肩关节组件包括肩关节固定件及肩关节活动件，肩关节固定件一端固定在基座上，另一端连接肩关节活动件，肩关节活动件与大臂固定连接且可带动大臂做全方位转动；肘关节组件包括驱动电机及电机减速器，电机减速器的输入端与驱动电机连接，大臂和小臂分别位于电机减速器输出轴端的两侧，电机减速器固定在大臂上，电机减速器驱动小臂绕电机轴转动，手掌固定连接在小臂末端，大臂、小臂及手掌处于同一轴线上。

本发明采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进，本发明采用的第二技术方案是：所述模拟人体不同等级屈肘肌力的方法包括：

0级：操作者将机器人置于肩关节外展90°、肘关节伸直位、手掌心朝前体位；或者操作者将机器人置于肩关节、肘关节置于自然下垂、掌心朝前体位；

将上述任意一个体位作为初始位置，肩关节保持不动，启动驱动电机，肘关节无任何角度运动；

1级：操作者将机器人置于肩关节外展90°、肘关节伸直，手掌心朝前体位；或者操作者将机器人置于肩关节、肘关节自然下垂，掌心朝前体位；

将上述任意一个体位作为初始位置，肩关节保持不动，启动驱动电机，前臂出现轻微向屈曲方向上的抖动，但不出现明显角度运动；

2级：操作者将机器人置于肩关节外展90°、肘关节伸直，手掌心朝前体位；将该体位作为初始位置，肩关节保持不动，启动驱动电机，电机可驱动肘关节完成0°～145°全范围的屈曲运动；

或者操作者将机器人置于肩关节、肘关节置于自然下垂，掌心朝前体位；将该体位作为初始位置，肩关节保持不动，启动驱动电机，电机可驱动肘关节完成0°～60°范围内的屈曲运动；