專利名稱：坐臥式下肢康復機器人及相應的助力訓練控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及康復醫(yī)療器械技術領域，具體涉及一種坐臥式下肢康復機器人及相應的助力訓練控制方法。
背景技術：
脊髓損傷和中風是導致神經(jīng)系統(tǒng)損傷并進而導致癱瘓的兩大主要原因，神經(jīng)系統(tǒng)損傷之后適當?shù)目祻陀柧毧梢詼p輕或避免殘疾。根據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)可塑性原理，目前臨床上常用的治療方法包括物理療法、作業(yè)療法、運動療法等，然而，國內(nèi)絕大多數(shù)康復醫(yī)院仍然借助于人工或簡單的被動康復醫(yī)療設備進行以上治療，借助于人工的方式進行康復訓練時，雖然康復形式較為靈活，但是由于勞動強度非常大，限制了患者的單次訓練時間，且無法模擬生理步態(tài)進行訓練；目前康復醫(yī)院所使用的簡單被動康復醫(yī)療設備如腳踏車只能幫助患者進行單一的踏車訓練，訓練軌跡無法調節(jié)，因此也限制了其康復效果。
利用低頻電流刺激失去神經(jīng)控制的肌肉的功能性電刺激療法，可以使肌肉收縮，然而這種方法仍然是在患者保持靜止狀態(tài)下進行的，具有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為脊髓損傷或中風患者提供一種坐臥式下肢康復機器人，以及一種相應的助力訓練控制方法，以適應不同的患者或不同的康復階段，從而提高患者的積極性，并改善其康復進程。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種坐臥式下肢康復機器人，其特征在于，該機器人包括座椅7、兩條機械臂3、人機交互界面I、主工控箱2、電刺激手握開關4、多個電刺激電極片5、功能性電刺激工控箱8、功能性電刺激儀，其中，每條機械臂3有三個關節(jié)，分別對應人體下肢的髖、膝、踝三個關節(jié)；所述人機交互界面I用于供用戶輸入、選擇運動軌跡并設定相關參數(shù)、對康復訓練進行智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理；所述主工控箱2用以控制機器人各關節(jié)的運動、電刺激的強度以及采集機器人相關的傳感信息；所述電刺激手握開關4用以控制電刺激信號的通斷；所述功能性電刺激工控箱8安裝在靠近人體下肢的座椅7的下部，以方便其輸出部件，電刺激電極片5，與人體肌肉進行連接；所述功能性電刺激工控箱8用以接收、解析來自主工控箱2的電刺激強度控制指令，并控制電刺激脈沖的輸出；所述電刺激電極片5粘貼在需要訓練的肌肉的肌腹位置上，用來對肌肉進行電刺激；所述主工控箱2包括上位機PC104、通過數(shù)據(jù)總線與上位機PC104進行通信的左運動控制卡和右運動控制卡、與所述左運動控制卡通過相應的接口連接的左髖關節(jié)驅動器、左膝關節(jié)驅動器、左踝關節(jié)驅動器、與所述右運動控制卡通過相應的接口連接的右髖關節(jié)驅動器、右膝關節(jié)驅動器、右踝關節(jié)驅動器、與所述左髖關節(jié)驅動器連接的左髖電機/編碼器、與所述左膝關節(jié)驅動器連接的左膝電機/編碼器、與所述左踝關節(jié)驅動器連接的左踝電機/編碼器、與所述右髖關節(jié)驅動器連接的右髖電機/編碼器、與所述右膝關節(jié)驅動器連接的右膝電機/編碼器、與所述右踝關節(jié)驅動器連接的右踝電機/編碼器、通過USB接口總線與上位機進行通信的數(shù)字信號輸入輸出DIDO數(shù)字信號采集卡、與所述DIDO數(shù)字信號采集卡連接的光耦隔離電平轉換電路板、與所述光耦隔離電平轉換電路板連接的安裝在機器人各關節(jié)位置的多個絕對位置編碼器。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提出了一種利用所述康復機器人輔助患者進行助力康復訓練的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟1，患者斜躺在康復機器人的座椅上，將患者的雙側下肢分別與康復機器人的兩條機械臂進行固定；步驟2，針對患者所處康復的早、中期，用戶通過人機交互界面選擇適合患者的末端運動軌跡，設定所述末端運動軌跡的相關參數(shù)，選擇一個或多個需要助力訓練的關節(jié)，并根據(jù)所選關節(jié)選擇需要助力訓練的肌肉； 步驟3，在所選擇的肌肉的肌腹位置上粘貼電刺激電極片，并將這些電極片連接至功能性電刺激儀的輸出端，通過人機交互界面設定適合于患者自身特點的電刺激參數(shù)；步驟4，上位機根據(jù)所設定的末端運動軌跡的相關參數(shù)計算出機器人的機械臂各關節(jié)的期望初始位置，通過DIDO數(shù)字信號采集卡讀取絕對位置編碼器采集到的機械臂各關節(jié)的當前實際位置，并根據(jù)期望初始位置與當前實際位置的位置偏差產(chǎn)生速度指令和位置指令信號，并將速度指令和位置指令信號發(fā)送至相應的運動控制卡；步驟5，運動控制卡根據(jù)接收到的速度指令和位置指令信號輸出特定頻率的脈沖和方向信號到相應的關節(jié)驅動器，關節(jié)驅動器根據(jù)接收到的脈沖和方向信號產(chǎn)生驅動電流，驅動相應的電機/編碼器中的電機進行相應的運動，使機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置，同時，相應的電機/編碼器中的編碼器通過相應的關節(jié)驅動器、運動控制卡實時向上位機反饋各關節(jié)電機的角度信息；步驟6，機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置之后，上位機PC104進行根據(jù)選擇的末端運動軌跡計算出機械臂各關節(jié)的期望軌跡；步驟7，PC104根據(jù)所述各關節(jié)的期望軌跡和機械臂各關節(jié)當前的初始位置產(chǎn)生速度指令和位置指令信號，并通過相應的運動控制卡、關節(jié)驅動器、電機/編碼器控制機器人帶動患者的下肢進行反復的周期運動，直到設定的訓練時間結束；步驟8，同時，PC104根據(jù)檢測到的機械臂各關節(jié)的伸屈狀態(tài)，通過RS232串口向功能性電刺激儀發(fā)送所述設定的電刺激參數(shù)，使電刺激儀輸出與所述電刺激參數(shù)相應的電刺激脈沖，對所選擇的肌肉進行電刺激，并根據(jù)所設定的末端運動軌跡對所述電刺激脈沖進行時序控制，以對患者的相應運動進行助力訓練。本發(fā)明所涉及的坐臥式下肢康復機器人及相應的助力訓練控制方法，有機地結合了物理療法、作業(yè)療法和運動療法的特點，具有功能性電刺激功能，能極大程度地提高患者主動參與的積極性，并改善其康復進程。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的坐臥式下肢康復機器人的結構圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電氣控制系統(tǒng)總體結構框圖；圖3是本發(fā)明利用康復機器人對患者進行助力訓練的控制方法流程圖；圖4是本發(fā)明實施例的踏車運動末端軌跡與各關節(jié)的軌跡關系圖；圖5是本發(fā)明實施例的蹬踏運動末端軌跡與各關節(jié)的軌跡關系圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的坐臥式下肢康復機器人的結構圖，如圖I所示，本發(fā)明的坐臥式下肢康復機器人由機械本體和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成，其中，機械本體包括座椅7和兩條機械臂3，每條機械臂3有三個自由度(關節(jié))，分別對應人體下肢的髖、膝、踝三個關節(jié)，所述機械臂的自由度也稱為機器人的關節(jié)或是機械臂的關節(jié)；電氣控制系統(tǒng)包括人機交互界面I、主工控箱2、電刺激手握開關4、多個電刺激電極片5、功能性電刺激工控箱8。所述人機交互界面I進一步為觸摸屏，用于供用戶輸入、選擇運動軌跡并設定相關參數(shù)以及對康復訓練進行智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理；主工控箱2是機器人運動控制的核心，用以控制機器人各關節(jié)的運動、電刺激的強度和采集機器人相關的傳感信息，比如機械臂的關節(jié)角度信號等；電刺激手握開關4由用戶，比如患者或治療師，手持用以控制電刺激信號的通斷，只有當手握開關按下時，電刺激信號才能被傳遞至患者的肌肉；電刺激電極片5粘貼在患者需要訓練的肌肉的肌腹位置上，用來對肌肉進行電刺激；功能性電刺激工控箱8安裝在靠近人體下肢的座椅7的下部，以方便其輸出部件電刺激電極片5與人體肌肉進行連接，其內(nèi)部包含16通道的功能性電刺激驅動電路板及驅動電源，所述功能性電刺激工控箱8 —方面接收來自主工控箱2的電刺激強度控制指令，另一方面負責解析主工控箱2的指令并控制電刺激脈沖的輸出。所述主工控箱2包括上位機PC104、通過數(shù)據(jù)總線與上位機PC104進行通信的左運動控制卡和右運動控制卡(如圖2所示)、與所述左運動控制卡通過相應的接口連接的左髖關節(jié)驅動器、左膝關節(jié)驅動器、左踝關節(jié)驅動器、與所述右運動控制卡通過相應的接口連接的右髖關節(jié)驅動器、右膝關節(jié)驅動器、右踝關節(jié)驅動器、與所述左髖關節(jié)驅動器連接的左髖電機/編碼器、與所述左膝關節(jié)驅動器連接的左膝電機/編碼器、與所述左踝關節(jié)驅動器連接的左踝電機/編碼器、與所述右髖關節(jié)驅動器連接的右髖電機/編碼器、與所述右膝關節(jié)驅動器連接的右膝電機/編碼器、與所述右踝關節(jié)驅動器連接的右踝電機/編碼器、通過USB接口總線與上位機PC104進行通信的數(shù)字信號輸入輸出DIDO數(shù)字信號采集卡、與所述DIDO數(shù)字信號采集卡連接的光耦隔離電平轉換電路板、與所述光耦隔離電平轉換電路板連接的安裝在機器人各關節(jié)位置的多個絕對位置編碼器，所述電機/編碼器包括安裝在一起的電機和編碼器，所述編碼器進一步為光電編碼器。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電氣控制系統(tǒng)總體結構框圖，如圖2所示，本發(fā)明的電氣控制系統(tǒng)以PC104為核心，并通過PC104數(shù)據(jù)總線分別與主工控箱2中的左、右運動控制卡進行通信，通過USB接口與主工控箱2中的DIDO數(shù)字信號采集卡進行通信，通過RS232串口與功能性電刺激儀進行通信，通過VGA接口與人機交互界面I進行通信，通過相應的接口分別與存儲設備、復位電路、鍵盤鼠標連接，還可與以太網(wǎng)連接。所述功能性電刺激儀包括中央控制器、底層控制器、橋式恒流電源、直流升壓單元和電池，其中，電池通過直流升壓單元為中央控制器、底層控制器和橋式恒流電源供電。所述髖、膝、踝關節(jié)驅動器用于接收上位機PC104通過相應運動控制卡發(fā)出的指令，并直接驅動相應的電機/編碼器中的電機，而電機/編碼器中的編碼器產(chǎn)生的關于各關節(jié)電機的角度信息的光電編碼器信號依次反饋到相應的關節(jié)驅動器和運動控制卡中，上位機可以從相應的運動控制卡中讀取該光電編碼器信號。安裝在機器人各關節(jié)上的多個絕對位置編碼器產(chǎn)生的信號經(jīng)過光耦隔離電平轉換板的光耦隔離電平轉換之后傳遞到DIDO數(shù)字信號采集卡，再由PC104進行讀取。 PC104通過RS232串口發(fā)送電刺激指令到功能性電刺激儀，并經(jīng)功能性電刺激儀內(nèi)部的中央控制器解析之后輸出特定強度的電刺激脈沖到電刺激電極片5，使患者相應部位的肌肉收縮。利用本發(fā)明的機器人對患者進行助力康復訓練時，患者斜躺在機器人座椅7上，將患者的雙側下肢分別與機器人的兩條機械臂3進行固定，然后通過下文描述的助力訓練控制方法實現(xiàn)助力康復訓練。圖3是本發(fā)明利用康復機器人對患者進行助力訓練的控制方法流程圖，如圖3所示，本發(fā)明還可以利用上述康復機器人輔助患者進行助力訓練，在助力訓練過程中，由治療師或患者通過人機交互界面設定運動軌跡，而后由機器人帶動患者下肢運動的同時對患者下肢的主要肌群進行電刺激實現(xiàn)一定的助力。本發(fā)明利用上述康復機器人輔助患者進行助力訓練的控制方法包括以下幾個步驟步驟1，患者斜躺在康復機器人的座椅上，將患者的雙側下肢分別與康復機器人的兩條機械臂進行固定；步驟2，針對患者所處康復的早、中期，包括軟癱期和痙攣期，用戶，比如臨床治療師或患者，通過人機交互界面選擇適合患者的末端運動軌跡，如踏車運動、蹬踏運動、單關節(jié)運動等，設定所述末端運動軌跡的相關參數(shù)，如速度、軌跡半徑大小、訓練時間等、選擇需要助力訓練的關節(jié)，如髖關節(jié)、膝關節(jié)或踝關節(jié)，也可以同時選擇多個關節(jié)，并根據(jù)所選關節(jié)選擇需要助力訓練的肌肉，如髂腰肌、臀大肌、股四頭肌、股二頭肌、脛骨前肌、半腱肌等;步驟3，在所選擇的肌肉的肌腹位置上粘貼電刺激電極片，并將這些電極片連接至功能性電刺激儀的輸出端，通過人機交互界面設定適合于患者自身特點的電刺激參數(shù)，如刺激頻率、正負脈沖幅值、正負脈沖寬度等；步驟4，上位機根據(jù)所設定的末端運動軌跡的相關參數(shù)計算出機器人的機械臂各關節(jié)的期望初始位置，通過DIDO數(shù)字信號采集卡讀取絕對位置編碼器采集到的機械臂各關節(jié)的當前實際位置，并根據(jù)期望初始位置與當前實際位置的位置偏差產(chǎn)生速度指令和位置指令信號，并將速度指令和位置指令信號發(fā)送至相應的運動控制卡進行復位，所述的位置指令大小為位置偏差，所述的速度指令一方面取決于位置偏差，另一方面取決于所設定的復位時間，復位時間為機器人從當前位置運動到期望初始位置所用的時間；步驟5，運動控制卡根據(jù)接收到的速度指令和位置指令信號輸出特定頻率的脈沖和方向信號到相應的關節(jié)驅動器，關節(jié)驅動器根據(jù)接收到的脈沖和方向信號產(chǎn)生驅動電流，驅動相應的電機/編碼器中的電機進行相應的運動，使機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置，同時，相應的電機/編碼器中的編碼器通過相應的關節(jié)驅動器、運動控制卡實時向上位機反饋各關節(jié)電機的角度信息，以基于通用的閉環(huán)控制原理控制和調節(jié)驅動電流，使機器人各關節(jié)準確地按照規(guī)劃位置和速度運動；所述角度信息信號還可以反饋到人機交互界面中，以實時地顯示各關節(jié)的速度和位置信息；所述驅動電流的產(chǎn)生進一步為關節(jié) 驅動器根據(jù)接收到的脈沖和方向信號，通過現(xiàn)有技術中通用的比例-積分-微分(PID)控制方法來產(chǎn)生驅動電流。步驟6，機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置之后，上位機PC104進行軌跡規(guī)劃，根據(jù)選擇的末端運動軌跡計算出機械臂各關節(jié)的期望軌跡；所述期望軌跡的計算方法可結合圖4和圖5進行，圖4是本發(fā)明實施例的踏車運動末端軌跡與各關節(jié)的軌跡關系圖，圖5是本發(fā)明實施例的蹬踏運動末端軌跡與各關節(jié)的軌跡關系圖。在計算各關節(jié)的期望軌跡時，首先需要建立機器人的正向運動學方程，如圖4和圖5所示，如果以髖關節(jié)轉軸為圓心，建立直角坐標系，以踝關節(jié)的轉軸為末端，則機器人的正向運動學方程可描述為
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■ ，其中，(x,y)為當髖關節(jié)和膝關節(jié)角度分別為θωρ和，大腿長度和小腿長度分別為I1和I2時，踝關節(jié)轉軸在直角坐標系中的位置。對該方程進行逆向運動學求解，可求得如下逆向運動學方程
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I // = u, +； .其中，(X。，yc)表示踏車運動的圓心，r表示踏車運動的半徑，w表示踏車運動的角頻率，t表示當前時間。結合圖5，機器人進行助力蹬踏運動時的末端軌跡為直線，其運動方程可表示為
權利要求
1.一種坐臥式下肢康復機器人，其特征在于，該機器人包括座椅(7)、兩條機械臂(3)、人機交互界面(I)、主工控箱(2)、電刺激手握開關(4)、多個電刺激電極片(5)、功能性電刺激工控箱(8)、功能性電刺激儀，其中， 每條機械臂(3)有三個關節(jié)，分別對應人體下肢的髖、膝、踝三個關節(jié)； 所述人機交互界面(I)用于供用戶輸入、選擇運 動軌跡并設定相關參數(shù)、對康復訓練進行智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理； 所述主工控箱(2)用以控制機器人各關節(jié)的運動、電刺激的強度以及采集機器人相關的傳感信息； 所述電刺激手握開關⑷用以控制電刺激信號的通斷； 所述功能性電刺激工控箱(8)安裝在靠近人體下肢的座椅(7)的下部，以方便其輸出部件，電刺激電極片(5)，與人體肌肉進行連接；所述功能性電刺激工控箱(8)用以接收、解析來自主工控箱⑵的電刺激強度控制指令，并控制電刺激脈沖的輸出；所述電刺激電極片(5)粘貼在需要訓練的肌肉的肌腹位置上，用來對肌肉進行電刺激； 所述主工控箱(2)包括上位機PC104、通過數(shù)據(jù)總線與上位機PC104進行通信的左運動控制卡和右運動控制卡、與所述左運動控制卡通過相應的接口連接的左髖關節(jié)驅動器、左膝關節(jié)驅動器、左踝關節(jié)驅動器、與所述右運動控制卡通過相應的接口連接的右髖關節(jié)驅動器、右膝關節(jié)驅動器、右踝關節(jié)驅動器、與所述左髖關節(jié)驅動器連接的左髖電機/編碼器、與所述左膝關節(jié)驅動器連接的左膝電機/編碼器、與所述左踝關節(jié)驅動器連接的左踝電機/編碼器、與所述右髖關節(jié)驅動器連接的右髖電機/編碼器、與所述右膝關節(jié)驅動器連接的右膝電機/編碼器、與所述右踝關節(jié)驅動器連接的右踝電機/編碼器、通過USB接口總線與上位機進行通信的數(shù)字信號輸入輸出DIDO數(shù)字信號采集卡、與所述DIDO數(shù)字信號采集卡連接的光耦隔離電平轉換電路板、與所述光耦隔離電平轉換電路板連接的安裝在機器人各關節(jié)位置的多個絕對位置編碼器。
2.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其特征在于，所述人機交互界面(I)為觸摸屏。
3.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其特征在于，所述功能性電刺激工控箱(8)包含16通道的功能性電刺激驅動電路板及驅動電源。
4.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其特征在于，所述電機/編碼器包括安裝在一起的電機和編碼器。
5.根據(jù)權利要求4所述的機器人，其特征在于，所述編碼器進一步為光電編碼器。
6.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其特征在于，所述上位機通過PC104數(shù)據(jù)總線分別與所述運動控制卡進行通信；通過USB接口與所述DIDO數(shù)字信號采集卡進行通信；通過RS232串口與功能性電刺激儀進行通信；通過VGA接口與人機交互界面(I)進行通信；通過相應的接口分別與存儲設備、復位電路、鍵盤鼠標連接，還能夠與以太網(wǎng)連接。
7.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其特征在于，所述髖、膝、踝關節(jié)驅動器用于接收上位機PC104通過相應運動控制卡發(fā)出的指令，并直接驅動相應的電機/編碼器中的電機，而電機/編碼器中的編碼器產(chǎn)生的光電編碼器信號依次反饋到相應的關節(jié)驅動器和運動控制卡中，上位機可以從相應的運動控制卡中讀取該光電編碼器信號； 所述多個絕對位置編碼器產(chǎn)生的信號經(jīng)過光耦隔離電平轉換之后傳遞到DIDO數(shù)字信號采集卡，再由上位機PC104進行讀?。凰錾衔粰CPC104通過RS232串口發(fā)送電刺激指令到功能性電刺激儀，并經(jīng)功能性電刺激儀內(nèi)部的中央控制器解析之后輸出特定強度的電刺激脈沖到電刺激電極片(5)，使患者相應部位的肌肉收縮。
8.一種利用權利要求I中所述的康復機器人輔助患者進行助力康復訓練的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟I，患者斜躺在康復機器人的座椅上，將患者的雙側下肢分別與康復機器人的兩條機械臂進行固定； 步驟2，針對患者所處康復的早、中期，用戶通過人機交互界面選擇適合患者的末端運動軌跡，設定所述末端運動軌跡的相關參數(shù)，選擇一個或多個需要助力訓練的關節(jié)，并根據(jù)所選關節(jié)選擇需要助力訓練的肌肉； 步驟3，在所選擇的肌肉的肌腹位置上粘貼電刺激電極片，并將這些電極片連接至功能性電刺激儀的輸出端，通過人機交互界面設定適合于患者自身特點的電刺激參數(shù)； 步驟4，上位機根據(jù)所設定的末端運動軌跡的相關參數(shù)計算出機器人的機械臂各關節(jié)的期望初始位置，通過DIDO數(shù)字信號采集卡讀取絕對位置編碼器采集到的機械臂各關節(jié)的當前實際位置，并根據(jù)期望初始位置與當前實際位置的位置偏差產(chǎn)生速度指令和位置指令信號，并將速度指令和位置指令信號發(fā)送至相應的運動控制卡； 步驟5，運動控制卡根據(jù)接收到的速度指令和位置指令信號輸出特定頻率的脈沖和方向信號到相應的關節(jié)驅動器，關節(jié)驅動器根據(jù)接收到的脈沖和方向信號產(chǎn)生驅動電流，驅動相應的電機/編碼器中的電機進行相應的運動，使機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置，同時，相應的電機/編碼器中的編碼器通過相應的關節(jié)驅動器、運動控制卡實時向上位機反饋各關節(jié)電機的角度信息； 步驟6，機械臂各關節(jié)運動到所述期望初始位置之后，上位機PC104進行根據(jù)選擇的末端運動軌跡計算出機械臂各關節(jié)的期望軌跡； 步驟7，PC104根據(jù)所述各關節(jié)的期望軌跡和機械臂各關節(jié)當前的初始位置產(chǎn)生速度指令和位置指令信號，并通過相應的運動控制卡、關節(jié)驅動器、電機/編碼器控制機器人帶動患者的下肢進行反復的周期運動，直到設定的訓練時間結束； 步驟8，同時，PC104根據(jù)檢測到的機械臂各關節(jié)的伸屈狀態(tài)，通過RS232串口向功能性電刺激儀發(fā)送所述設定的電刺激參數(shù)，使電刺激儀輸出與所述電刺激參數(shù)相應的電刺激脈沖，對所選擇的肌肉進行電刺激，并根據(jù)所設定的末端運動軌跡對所述電刺激脈沖進行時序控制，以對患者的相應運動進行助力訓練。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述末端運動軌跡包括踏車運動、蹬踏運動、單關節(jié)運動；所述末端運動軌跡的相關參數(shù)包括速度、軌跡半徑大小、訓練時間；所述電刺激參數(shù)包括刺激頻率、正負脈沖幅值、正負脈沖寬度。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟8進一步包括在助力康復訓練的過程中，用戶通過控制電刺激手握開關，以隨時根據(jù)訓練情況控制電刺激的通斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種坐臥式下肢康復機器人及相應的助力訓練控制方法。所述機器人包括座椅、機械臂、人機交互界面、主工控箱、電刺激手握開關、電刺激電極片、功能性電刺激工控箱和功能性電刺激儀。在輔助患者進行助力訓練時，根據(jù)臨床需求，設定機器人末端運動軌跡，主工控箱中的主機通過逆向運動學求解各關節(jié)運動軌跡，通過相應的運動控制卡、關節(jié)驅動器、電機/編碼器，控制機械臂帶動患者雙側下肢進行康復訓練，同時，還對患者下肢的主要肌群施加電刺激脈沖，并根據(jù)末端的運動軌跡對電刺激脈沖進行時序控制，完成助力訓練。本發(fā)明將傳統(tǒng)的物理療法、作業(yè)療法、運動療法進行有機的結合，能夠有效地改善患者的康復效果，并增強患者主動參與的愿望。
文檔編號A63B23/04GK102716000SQ20121022609
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權日2012年6月29日
發(fā)明者侯增廣, 張峰, 張新超, 李鵬峰, 王衛(wèi)群, 王洪波, 程龍, 胡國清, 胡進, 譚民, 陳翼雄 申請人:中國科學院自動化研究所