肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，通過選擇被動訓練按鍵、對側(cè)訓練按鍵、主動訓練按鍵，結(jié)合動作按鍵、肌肉采集模塊和電機驅(qū)動電路，完成通過按鍵動作控制偏癱手臂的動作、通過健康手臂動作控制偏癱手臂的動作和按正常訓練控制手臂動作3種方式的任意選擇，用戶可根據(jù)今天自身健康狀態(tài)，選擇訓練方式，滿足各階段患者需求，給使用者帶來了極大的方便。
【專利說明】肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種醫(yī)療設(shè)備控制裝置，特別涉及一種肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]偏癱患者的康復是當今一大熱門技術(shù)。臨床上最常用為運動物理治療法，分為:被動運動和從動運動。無論哪種運動，目前幾乎都由醫(yī)師通常以徒手方式或借助機械器具對患肢進行一對一的連續(xù)被動訓練，反復進行作業(yè)治療。直至患者患肢運動直到其能夠復現(xiàn)正常的動作。在訓練過程中，治療醫(yī)師的治療手法、力度把控、體力及心情等因素起到了主導作用，因而，傳統(tǒng)的臨床運動康復治療具有康復效率低下，醫(yī)師勞動強度大，患者參與意識低、訓練效果及評價結(jié)果容易受到醫(yī)師主觀意識影響等局限，給患者和醫(yī)生帶來很多不便。
[0003]目前國內(nèi)的上肢康復機器人具有被動訓練功能，所謂被動訓練是通過預(yù)設(shè)的動作助力使用者完成動作，但訓練過程單調(diào)，患者參與程度低，不能體現(xiàn)使用者的主動性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型是針對現(xiàn)在康復機器人訓練模式單一的問題，提出了一種肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，滿足各階段患者需求?；颊呖梢愿鶕?jù)自己的意愿來通過改變控制方式實現(xiàn)不同功能需求，給使用者帶來了極大的方便。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案為:一種肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，包括訓練方式選擇按鍵、動作按鍵、邏輯電路、信號處理電路、旋轉(zhuǎn)角度模塊、肌肉采集模塊、電機驅(qū)動電路；
[0006]訓練方式選擇按鍵包括被動訓練按鍵、對側(cè)訓練按鍵、主動訓練按鍵,動作按鍵包括上升、下降，停止按鍵；旋轉(zhuǎn)角度模塊將旋轉(zhuǎn)信號送邏輯電路；
[0007]被動訓練按鍵和動作按鍵信號輸入邏輯電路處理輸出動作指令信號，通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制；
[0008]偏癱側(cè)手臂和健康側(cè)手臂貼上肌電電極，對側(cè)訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊接收健康側(cè)手臂的運動信號，邏輯電路根據(jù)健康側(cè)手臂的運動信號處理輸出，通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制；
[0009]偏癱側(cè)手臂貼上肌電電極，主動訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊采集疲勞檢測信號，邏輯電路輸出通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制。
[0010]所述肌電采集模塊通過肌電電極采集肌電信號，肌電信號通過高輸入阻抗儀表放大器進行阻抗匹配和差分放大，后經(jīng)過二階巴特沃斯低通濾波器和二階高通濾波器完成濾波，然后經(jīng)過50HZ點阻濾波器抑制工頻干擾，最后再經(jīng)過增益調(diào)節(jié)放大器輸送給邏輯電路。
[0011]本實用新型的有益效果在于:本實用新型肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，克服裝置功能單一問題，可根據(jù)客戶需要和意愿選擇訓練方式，有一定的助殘作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型控制方法中控制、驅(qū)動、采集信號的示意圖；
[0013]圖2為本實用新型控制方法中肌電信號采樣的原理圖。

【具體實施方式】
[0014]如圖1所示控制、驅(qū)動、采集信號的原理圖，通過按鍵的控制方式選擇不同的訓練模式，訓練方式選擇按鍵101設(shè)置被動訓練按鍵、對側(cè)訓練按鍵、主動訓練按鍵，動作按鍵102有上升、下降，停止按鍵。在被動訓練模式下:通過動作按鍵102發(fā)出指令，經(jīng)過邏輯電路103處理輸出，通過被動訓練電路104處理到電機驅(qū)動電路110完成偏癱手臂抬臂或者是放臂的控制。對側(cè)訓練模式下:在偏癱側(cè)手臂和健康側(cè)手臂都貼上肌電電極，邏輯電路103通過肌肉采集模塊107接收健康側(cè)手臂的運動信號，邏輯電路103根據(jù)健康側(cè)手臂的運動信號處理輸出，通過對側(cè)訓練/主動訓練電路105處理到電機驅(qū)動電路110完成偏癱手臂抬臂或者是放臂的控制。主動訓練:在偏癱側(cè)手臂貼上肌電電極，邏輯電路103輸出標準訓練方式，完成偏癱側(cè)抬臂或者放臂動作，同時進行疲勞檢測108。
[0015]良好的肌電采集模塊107的引入是肌電控制假手的首要前提，如圖2所示為肌電信號采樣的原理圖。首先通過肌電電極201采集肌電信號，高輸入阻抗儀表放大器202的作用是阻抗匹配和差分放大。共模抑制電路203具有高共模抑制比，對來自高輸入阻抗緩沖放大器202輸出的差分信號進行放大得到單端輸出信號，后經(jīng)過二階巴特沃斯低通濾波器204和二階高通濾波器205完成濾波。50HZ陷波器選擇點阻濾波器206，點阻濾波器有中心頻率可調(diào)且不影響衰減深度的特性，方便微調(diào)。最后再經(jīng)過增益調(diào)節(jié)放大器207，控制放大倍數(shù)在一個合適的范圍內(nèi)，最終輸送給單片機103。邏輯電路103在獲得肌電信號后，對其進行相應(yīng)處理。首先判斷接入的肌電信號是否正常。通過導聯(lián)脫離檢測106對肌電信號進行檢測，對異常值的比較，確定導聯(lián)是否連接正常，如果連接異常，則指示工作不正常。疲勞判斷是通過肌電信號頻譜的中位頻率向低頻段偏移實現(xiàn)的。如果檢測到疲勞，則停止訓練。在訓練時，旋轉(zhuǎn)角度模塊109實時采集旋轉(zhuǎn)角度，以確保系統(tǒng)運行在一個安全的范圍內(nèi)。邏輯電路103根據(jù)實施捕獲的特征值發(fā)送不同信號給驅(qū)動電路110，驅(qū)動芯片再驅(qū)動電機，完成相應(yīng)動作。
[0016]所述的肌電識別方法是通過時域一頻域分析的方法，通過時域特征和頻域特征的共同分析，給出標準曲臂和放臂的特征量，只有使用者的肌電信號滿足該特征量時，才驅(qū)動康復機器人完成相應(yīng)動作。
[0017]裝置通過旋轉(zhuǎn)角度模塊109實時采樣，保證肘關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度在安全范圍內(nèi)。兩路ADC通道捕獲肌電信號，通過FFT變換獲得頻域信息，繼而獲得積分值，峰峰值，中位頻率等信息，對不同的動作進行模擬和比較，最終確定使用者的意圖，并通過驅(qū)動電機表達出來。
【權(quán)利要求】
1.一種肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，其特征在于，包括訓練方式選擇按鍵、動作按鍵、邏輯電路、信號處理電路、旋轉(zhuǎn)角度模塊、肌肉采集模塊、電機驅(qū)動電路； 訓練方式選擇按鍵包括被動訓練按鍵、對側(cè)訓練按鍵、主動訓練按鍵，動作按鍵包括上升、下降，停止按鍵；旋轉(zhuǎn)角度模塊將旋轉(zhuǎn)信號送邏輯電路； 被動訓練按鍵和動作按鍵信號輸入邏輯電路處理輸出動作指令信號，通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制； 偏癱側(cè)手臂和健康側(cè)手臂貼上肌電電極，對側(cè)訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊接收健康側(cè)手臂的運動信號，邏輯電路根據(jù)健康側(cè)手臂的運動信號處理輸出，通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制； 偏癱側(cè)手臂貼上肌電電極，主動訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊采集疲勞檢測信號，邏輯電路輸出通過信號處理電路處理到電機驅(qū)動電路，完成偏癱手臂的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述肘關(guān)節(jié)康復機器人控制裝置，其特征在于，所述肌電采集模塊通過肌電電極采集肌電信號，肌電信號通過高輸入阻抗儀表放大器進行阻抗匹配和差分放大，后經(jīng)過二階巴特沃斯低通濾波器和二階高通濾波器完成濾波，然后經(jīng)過50HZ點阻濾波器抑制工頻干擾，最后再經(jīng)過增益調(diào)節(jié)放大器輸送給邏輯電路。
【文檔編號】A61H1/02GK204147234SQ201420576472
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】馬達, 鄒旭輝, 趙偉亮, 胡鑫, 曹武警, 喻洪流, 孟巧玲 申請人:上海理工大學