[发明专利]一种采用磁流变阻尼实现力觉反馈的镜像康复装置

说明书

本发明公开一种采用磁流变阻尼实现力觉反馈的镜像康复装置，包括健侧和患侧，健侧采用磁流变阻尼器实现交互力反馈功能。健侧运动组件包括第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂，第三转动臂与使用者健侧保持接触；第一转动臂与机架、第一转动臂和第二转动臂、第二转动臂和第三转动臂之间均有旋转关节，关节处设置磁流变阻尼装置；患侧运动组件设置检测交互力的三维力传感器，根据患侧三维力传感器检测的交互力调节磁流变阻尼装置的阻尼，交互力越大阻尼越大，将患侧的交互力实时反馈给健侧；本发明的健侧通过磁流变阻尼器调节阻尼大小，对健侧提供交互力反馈，不需要设置主动驱动结构，简化健侧运动组件的结构，降低控制系统难度，并降低成本。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，更进一步涉及一种采用磁流变阻尼实现力觉反馈的镜像康复装置。

背景技术

针对诸如脑卒中等神经退行型疾病，基于神经重塑原理的运动康复治疗是目前较为有效的物理治疗方法；可实现触力觉交互功能的智能康复机器人因其具有近乎可媲美康复治疗医师的康复效果，可替代治疗医师大部分繁重的重复性工作，具有广阔的应用前景。

从使用者的健侧与患侧的运动之间有无特定的相关关系来看，康复训练模式可分为单侧康复训练模式和镜像康复训练模式。相比于单侧训练模式，镜像训练模式根据使用者的健侧运动和力的信息作为患侧训练的参考信息，可充分利用使用者的自主评估能力及自身的力觉感知能力，避免了单侧训练对患侧存在损伤的隐患，实现了训练过程中人与康复训练设备间的混合智能决策。

从信息流动通路上来看，镜像康复训练功能的实现过程首先检测使用者健侧的运动信息，并将该信息作为参考信息驱动患侧训练设备，使患侧实现与健侧有特定关系的运动轨迹(如相位相反、相位相同或者按比例缩放)；与此同时获取患侧与患侧训练设备之间的交互力和力矩，再通过健侧的执行元件将该交互力和力矩信息反馈给健侧，基于健侧的感知能力，使用者决策并调整健侧运动使得患侧设备适应使用者的需求。

现有的镜像训练康复设备大多为健侧和患侧采用相同结构，均设置主动驱动元件，健侧的主驱动元件用于对健侧施加作用力，使健侧感受到患侧的运动状态；主动驱动元件主要有电机、液压缸或液压马达、气缸或气动马达、人工气动肌肉几类。

由于主动驱动元件的控制难度较大且成本较高，导致了整机体积重量的增加和成本攀升，同时由于主动元件的有源性使得健侧主动元件的控制复杂度增加。对于本领域的技术人员来说，如何设计一种结构更加紧凑、成本更低的镜像康复设备，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种采用磁流变阻尼实现力觉反馈的镜像康复装置，健侧不使用主动驱动元件，使结构更加紧凑、成本更低，同时由于阻尼器为无源元件使得整个系统控制难度降低，具体方案如下：

一种采用磁流变阻尼实现力觉反馈的镜像康复装置，包括健侧运动组件和患侧运动组件，所述健侧运动组件包括第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂，所述第三转动臂与使用者健侧接触；

所述第一转动臂与机架、所述第一转动臂和所述第二转动臂、所述第二转动臂和所述第三转动臂之间分别通过旋转关节相互约束，关节处设置用于改变阻尼大小的磁流变阻尼装置；

所述患侧运动组件设置用于检测患侧交互力的三维力传感器，根据所述三维力传感器检测的交互力信息调节所述磁流变阻尼装置的阻尼从而实现健侧的力反馈功能。

可选地，所述磁流变阻尼装置为旋转式磁流变阻尼器，所述旋转式磁流变阻尼器包括外壳和旋转输出轴，所述外壳的内腔中固定设置固定阻尼盘，所述旋转输出轴上固定设置旋转阻尼盘，所述固定阻尼盘和所述旋转阻尼盘交错层叠设置，两者之间填充磁流变液；通过所述外壳内绕制的旋转励磁线圈调节阻尼。

可选地，所述磁流变阻尼装置为直线式磁流变阻尼器，所述直线式磁流变阻尼器包括缸体和伸缩输出轴，所述伸缩输出轴能够在所述缸体的内腔中沿轴向活动；