一种末端牵引式上肢康复机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109009880A(43)申请公布日2018.12.18(21)申请号201811017845.6(22)申请日2018.09.01(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新区科学大道100号(72)发明人逯鹏刘超韩昕哲朱西昆陈海洋赵英杰王汉章韩坤峰汪盈盈漆连鑫奚昊高杨张亚彬(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种末端牵引式上肢康复机器人(57)摘要本发明公开了一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：所述的装置包括机械架构、主控模块、电机模块、信息采集模块、信息处理模块、通信模块、检测模块。所述的机械架构包括底座、旋转盘、主臂、副臂、连杆、齿轮、握把及绑带；所述的主控模块为STM32单片机，内置有镜像机器人控制算法；所述的电机模块包括直流减速电机、支撑架、固定轴；所述的信息采集模块为三轴惯性传感器；所述的信息处理模块为PC机；所述的通信模块为2.4G模组；所述的检测模块为肌电传感器。本装置通过握结构牵引患侧手臂进行康复训练，信息处理模块与信息采集模块通过USB连接，信息处理模块与通信模块通过SPI通信，通信模块与主控模块通过LoRa通信，检测模块与主控模块通过SPI连接。本发明公开了一种末端牵引式上肢康复机器人。CN109009880ACN109009880A权利要求书1/1页1.本发明公开了一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：所述的装置包括机械架构、主控模块、电机模块、信息采集模块、信息处理模块、通信模块、检测模块，所述的机械架构包括底座、旋转盘、主臂、副臂、连杆、齿轮、握把及绑带；所述的主控模块为STM32单片机，内置有镜像机器人控制算法；所述的电机模块包括直流减速电机、支撑架、固定轴；所述的信息采集模块为三轴惯性传感器；所述的信息处理模块为PC机；所述的通信模块为2.4G模组；所述的检测模块为肌电传感器，本装置通过握把结构牵引患侧手臂进行康复训练，信息处理模块与信息采集模块通过USB连接，信息处理模块与通信模块通过SPI通信，通信模块与主控模块通过LoRa通信，检测模块与主控模块通过SPI连接，本发明公开了一种末端牵引式上肢康复机器人。2.根据权利要求1所述的一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：患侧康复训练时采用末端牵引方式。3.根据权利要求1所述的一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：所述的通信模块通过LoRa将PC机运算结果传输给主控模块。4.根据权利要求1所述的一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：所述的健侧信息采集模块采用三轴惯性传感器。5.根据权利要求1所述的一种末端牵引式上肢康复机器人，其特征在于：所述的控制算法为镜像机器人控制算法，该算法的步骤如下：①在空间构建笛卡尔坐标系，对三轴惯性传感器位置进行立体标定，获取传感器初始位置信息；②位置信息传递到PC机进行镜像运算，运算的结果传递到主控芯片；③主控芯片对位置信息进行分析，判断患侧是否对应镜像位置；④若患侧未对应镜像位置，则主控芯片控制患侧机械臂向镜像位置移动，若患侧对应镜像位置，则健侧手臂自主移动；⑤三轴惯性传感器采集健侧上肢移动时的位置、速度、加速度以及角度等信息，并传递给PC机；⑥PC机接收传递的数据，对位移、速度、加速度进行三维分解，水平方向取反，然后再进行组合，得到镜像信息；⑦通信模块将分析结果传递给主控芯片，患侧根据收到信息进行仿照健侧的镜像移动；⑧患侧表面肌电传感器发送肌肉疲劳信息，主控芯片对肌电信号进行分析；⑨判断肌肉是否疲劳，若肌肉疲劳则停止训练，若肌肉不疲劳，则判断训练次数是否达到10次；⑩若训练次数未达到10次，则执行步骤③到⑩，若训练次数达到10次，则停止训练，算法结束。2CN109009880A说明书1/5页一种末端牵引式上肢康复机器人技术领域[0001]本发明涉及上肢康复领域，特别涉及一种末端牵引式上肢康复机器人。背景技术[0002]伴随时代进步，科技发展与日俱进，各行各业中均不同程度的引入智能控制，我国现有脑瘫患者600多万且患有该疾病的人数呈现上升趋势，而医疗康复领域面临患者恢复周期长，且人力资源不足的问题，智能控制应用于康复医学领域成为必然趋势，针对脑梗患者，手术后导致身体半瘫的情况，如果不进行周期性的辅助康复运动，长时间的肌肉松弛会导致患侧肢体彻底丧失运动能力，上肢康复机器人能够配合患者的康复训练，节约人力资源，缩短治疗周期，研究表明，通过模仿健侧肢体行为进行训练，可以在患侧到大脑之间重新生成镜像神经元，以重新实现患侧肢体的部分功能，患者通过该上肢康复机器人进行康复训练，可以达到康复训练的目的。[0003]现有的上肢康复治疗器械手臂康复训练范围