一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统.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CN109276411A(43)申请公布日2019.01.29(21)申请号201811298991.0(22)申请日2018.11.02(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)发明人刘艳红曹桂州豆园林郑丽琴张啸笛职永然施畅徐子璇王红丽谢浩东张智棋陈智伟吴成林(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)G16H20/30(2018.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统(57)摘要一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统，包括软体机器人部分、控制部分和信息显示部分，软体机器人部分包括软体手套、弯曲传感器、姿态传感器等，用于驱动人手进行康复训练，训练过程的各项运动数据实时记录，为患者康复评测提供数据支持；控制部分主要包括微型多路气阀、微型气泵和电动调节阀，通过三者的协同配合实现软体手指不同弯曲角度和运动速度的精确控制；信息显示部分主要包括触摸屏和功能按钮，系统通过显示部分实现与患者互动，充分调动患者康复训练的积极性，改善康复训练效果，本发明基于软体机器人实现手部运动康复的精确控制，简单可靠，价格低廉，体积小巧，易于维护，特别适合患者家中使用。CN109276411ACN109276411A权利要求书1/1页1.本发明公开了一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统，包括控制部分、软体机器人部分和信息显示部分，所述控制部分包括通信接口、电源接口、导气接口、气管、控制系统、温度传感器、气压传感器、微型多路气阀、电动调节阀、电池组；所述软体机器人部分包括软体手套、弯曲传感器、姿态传感器；所述信息显示部分包括触摸屏、功能按钮、扩音器、指示灯和IO接口模块。2.根据权利要求1中所述的电动调节阀，包括步进电机、联轴器、调节阀和气压传感器，其特征在于步进电机通过联轴器与调节阀连接在一起，并将三者固定在表面带有高弹性硅胶的金属板上，调节阀的气道一端连接在微型气泵中，气道另一端通过三通连接在气压传感器和出气口，把期望气压与气压传感器测量到的实际气压之间的差值作为步进电机的控制信号，以控制电机的正反转调节内部气压大小。3.根据权利要求1中所述的微型多路气阀，其特征在于外观为球形，球面上两个相邻气道为一组，气道中间带有一个信号指示灯，内部采用舵机式互锁微型气道控制装置，通过舵机的高频旋转控制气道的开关，通过互锁式设计实现一个气道的开启时，另一个气道的关闭。4.根据权利要求1中所述的软体手套，其特征在于该手套由高弹性纤维、魔术贴和五个不同尺寸的软体手指组成，第一层高弹性纤维包裹软体手指构成软体手套，并在手指关节处留有拟人关节皱褶，魔术贴与高弹性纤维连接构成半圆状，在每个手指掌指关节与近侧指间关节中间，以及近侧指间关节与远侧指尖关节中间分别安装魔术贴。5.根据权利要求1中所述的控制系统，其特征是该控制系统基于微型气泵、电动调节阀和微型多路气阀设备的优化控制，根据病人病情、个人习惯和安全准则，以系统能量消耗最少为优化目标，并在训练过程中，采用迭代学习控制方法实现系统控制性能的不断优化。6.根据权利要求1中所述的一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统，其特征在于包括以下步骤：（a）安装佩戴康复软体手套；（b）评测病人病情并开具康复训练治疗方案；(c)生成软体手套动作序列；（d）生成系统控制执行序列；（e）基于电动调节阀和微型多路气阀装置优化该执行序列；（f）迭代优化每一周次运动动作。2CN109276411A说明书1/4页一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统技术领域[0001]本发明涉及医疗康复领域，特别涉及一种基于软体机器人的手部运动康复训练及评测系统。背景技术[0002]随着中国社会的发展，中国人口老龄化问题越来越严重，中风后遗症中手部损伤最常见，因此人手康复治疗是医疗康复领域的重要组成部分，手在人体中的地位不言而喻，手能让人完成各种各样精细的工作，而很多偏瘫患者、中风患者不能控制手指的自由运动，对手指进行康复医疗的工作亟不可待，制作出一种疗效好的、舒适的手指康复训练装置更是迫切需求。[0003]目前的手指康复训练装置大多用刚体式机械手，其本身也采用机械刚体驱动，已有的一种单自由度康复机械手驱动装置（中国发明专利CN106272404A），采用绳索驱动，齿轮之间相互啮合，但其噪声大、驱动手指不连续、不灵活，使装置的预期功能减少和效果降低。[0004]目前的用软体材料进行手指康复训练的装置很少，已有的一种EMG控制的气动软体康复机械手（中国发明专利CN106309083A），其手指用软材料制作，具有低刚度、高舒适度的特点，但其只能使患者手指进行