CN102716000A - 坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法。所述机器人包括座椅、机械臂、人机交互界面、主工控箱、电刺激手握开关、电刺激电极片、功能性电刺激工控箱和功能性电刺激仪。在辅助患者进行助力训练时，根据临床需求，设定机器人末端运动轨迹，主工控箱中的主机通过逆向运动学求解各关节运动轨迹，通过相应的运动控制卡、关节驱动器、电机/编码器，控制机械臂带动患者双侧下肢进行康复训练，同时，还对患者下肢的主要肌群施加电刺激脉冲，并根据末端的运动轨迹对电刺激脉冲进行时序控制，完成助力训练。本发明将传统的物理疗法、作业疗法、运动疗法进行有机的结合，能够有效地改善患者的康复效果，并增强患者主动参与的愿望。

Description

坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法

技术领域

本发明涉及康复医疗器械技术领域，具体涉及一种坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法。

背景技术

脊髓损伤和中风是导致神经系统损伤并进而导致瘫痪的两大主要原因，神经系统损伤之后适当的康复训练可以减轻或避免残疾。根据神经系统可塑性原理，目前临床上常用的治疗方法包括物理疗法、作业疗法、运动疗法等，然而，国内绝大多数康复医院仍然借助于人工或简单的被动康复医疗设备进行以上治疗，借助于人工的方式进行康复训练时，虽然康复形式较为灵活，但是由于劳动强度非常大，限制了患者的单次训练时间，且无法模拟生理步态进行训练；目前康复医院所使用的简单被动康复医疗设备如脚踏车只能帮助患者进行单一的踏车训练，训练轨迹无法调节，因此也限制了其康复效果。

利用低频电流刺激失去神经控制的肌肉的功能性电刺激疗法，可以使肌肉收缩，然而这种方法仍然是在患者保持静止状态下进行的，具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于为脊髓损伤或中风患者提供一种坐卧式下肢康复机器人，以及一种相应的助力训练控制方法，以适应不同的患者或不同的康复阶段，从而提高患者的积极性，并改善其康复进程。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种坐卧式下肢康复机器人，其特征在于，该机器人包括：座椅7、两条机械臂3、人机交互界面1、主工控箱2、电刺激手握开关4、多个电刺激电极片5、功能性电刺激工控箱8、功能性电刺激仪，其中，

每条机械臂3有三个关节，分别对应人体下肢的髋、膝、踝三个关节；

所述人机交互界面1用于供用户输入、选择运动轨迹并设定相关参数、对康复训练进行智能监控和数据管理；

所述主工控箱2用以控制机器人各关节的运动、电刺激的强度以及采集机器人相关的传感信息；

所述电刺激手握开关4用以控制电刺激信号的通断；

所述功能性电刺激工控箱8安装在靠近人体下肢的座椅7的下部，以方便其输出部件，电刺激电极片5，与人体肌肉进行连接；所述功能性电刺激工控箱8用以接收、解析来自主工控箱2的电刺激强度控制指令，并控制电刺激脉冲的输出；所述电刺激电极片5粘贴在需要训练的肌肉的肌腹位置上，用来对肌肉进行电刺激；

所述主工控箱2包括上位机PC104、通过数据总线与上位机PC104进行通信的左运动控制卡和右运动控制卡、与所述左运动控制卡通过相应的接口连接的左髋关节驱动器、左膝关节驱动器、左踝关节驱动器、与所述右运动控制卡通过相应的接口连接的右髋关节驱动器、右膝关节驱动器、右踝关节驱动器、与所述左髋关节驱动器连接的左髋电机/编码器、与所述左膝关节驱动器连接的左膝电机/编码器、与所述左踝关节驱动器连接的左踝电机/编码器、与所述右髋关节驱动器连接的右髋电机/编码器、与所述右膝关节驱动器连接的右膝电机/编码器、与所述右踝关节驱动器连接的右踝电机/编码器、通过USB接口总线与上位机进行通信的数字信号输入输出DIDO数字信号采集卡、与所述DIDO数字信号采集卡连接的光耦隔离电平转换电路板、与所述光耦隔离电平转换电路板连接的安装在机器人各关节位置的多个绝对位置编码器。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种利用所述康复机器人辅助患者进行助力康复训练的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，患者斜躺在康复机器人的座椅上，将患者的双侧下肢分别与康复机器人的两条机械臂进行固定；

步骤2，针对患者所处康复的早、中期，用户通过人机交互界面选择适合患者的末端运动轨迹，设定所述末端运动轨迹的相关参数，选择一个或多个需要助力训练的关节，并根据所选关节选择需要助力训练的肌肉；

步骤3，在所选择的肌肉的肌腹位置上粘贴电刺激电极片，并将这些电极片连接至功能性电刺激仪的输出端，通过人机交互界面设定适合于患者自身特点的电刺激参数；

步骤4，上位机根据所设定的末端运动轨迹的相关参数计算出机器人的机械臂各关节的期望初始位置，通过DIDO数字信号采集卡读取绝对位置编码器采集到的机械臂各关节的当前实际位置，并根据期望初始位置与当前实际位置的位置偏差产生速度指令和位置指令信号，并将速度指令和位置指令信号发送至相应的运动控制卡；

步骤5，运动控制卡根据接收到的速度指令和位置指令信号输出特定频率的脉冲和方向信号到相应的关节驱动器，关节驱动器根据接收到的脉冲和方向信号产生驱动电流，驱动相应的电机/编码器中的电机进行相应的运动，使机械臂各关节运动到所述期望初始位置，同时，相应的电机/编码器中的编码器通过相应的关节驱动器、运动控制卡实时向上位机反馈各关节电机的角度信息；

步骤6，机械臂各关节运动到所述期望初始位置之后，上位机PC104进行根据选择的末端运动轨迹计算出机械臂各关节的期望轨迹；

步骤7，PC104根据所述各关节的期望轨迹和机械臂各关节当前的初始位置产生速度指令和位置指令信号，并通过相应的运动控制卡、关节驱动器、电机/编码器控制机器人带动患者的下肢进行反复的周期运动，直到设定的训练时间结束；

步骤8，同时，PC104根据检测到的机械臂各关节的伸屈状态，通过RS232串口向功能性电刺激仪发送所述设定的电刺激参数，使电刺激仪输出与所述电刺激参数相应的电刺激脉冲，对所选择的肌肉进行电刺激，并根据所设定的末端运动轨迹对所述电刺激脉冲进行时序控制，以对患者的相应运动进行助力训练。

本发明所涉及的坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法，有机地结合了物理疗法、作业疗法和运动疗法的特点，具有功能性电刺激功能，能极大程度地提高患者主动参与的积极性，并改善其康复进程。

附图说明

图1是根据本发明实施例的坐卧式下肢康复机器人的结构图；

图2是根据本发明实施例的电气控制系统总体结构框图；

图3是本发明利用康复机器人对患者进行助力训练的控制方法流程图；

图4是本发明实施例的踏车运动末端轨迹与各关节的轨迹关系图；

图5是本发明实施例的蹬踏运动末端轨迹与各关节的轨迹关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是根据本发明实施例的坐卧式下肢康复机器人的结构图，如图1所示，本发明的坐卧式下肢康复机器人由机械本体和电气控制系统两部分组成，其中，机械本体包括座椅7和两条机械臂3，每条机械臂3有三个自由度(关节)，分别对应人体下肢的髋、膝、踝三个关节，所述机械臂的自由度也称为机器人的关节或是机械臂的关节；电气控制系统包括人机交互界面1、主工控箱2、电刺激手握开关4、多个电刺激电极片5、功能性电刺激工控箱8。

所述人机交互界面1进一步为触摸屏，用于供用户输入、选择运动轨迹并设定相关参数以及对康复训练进行智能监控和数据管理；

主工控箱2是机器人运动控制的核心，用以控制机器人各关节的运动、电刺激的强度和采集机器人相关的传感信息，比如机械臂的关节角度信号等；

电刺激手握开关4由用户，比如患者或治疗师，手持用以控制电刺激信号的通断，只有当手握开关按下时，电刺激信号才能被传递至患者的肌肉；

电刺激电极片5粘贴在患者需要训练的肌肉的肌腹位置上，用来对肌肉进行电刺激；

功能性电刺激工控箱8安装在靠近人体下肢的座椅7的下部，以方便其输出部件电刺激电极片5与人体肌肉进行连接，其内部包含16通道的功能性电刺激驱动电路板及驱动电源，所述功能性电刺激工控箱8一方面接收来自主工控箱2的电刺激强度控制指令，另一方面负责解析主工控箱2的指令并控制电刺激脉冲的输出。

所述主工控箱2包括上位机PC104、通过数据总线与上位机PC104进行通信的左运动控制卡和右运动控制卡(如图2所示)、与所述左运动控制卡通过相应的接口连接的左髋关节驱动器、左膝关节驱动器、左踝关节驱动器、与所述右运动控制卡通过相应的接口连接的右髋关节驱动器、右膝关节驱动器、右踝关节驱动器、与所述左髋关节驱动器连接的左髋电机/编码器、与所述左膝关节驱动器连接的左膝电机/编码器、与所述左踝关节驱动器连接的左踝电机/编码器、与所述右髋关节驱动器连接的右髋电机/编码器、与所述右膝关节驱动器连接的右膝电机/编码器、与所述右踝关节驱动器连接的右踝电机/编码器、通过USB接口总线与上位机PC104进行通信的数字信号输入输出DIDO数字信号采集卡、与所述DIDO数字信号采集卡连接的光耦隔离电平转换电路板、与所述光耦隔离电平转换电路板连接的安装在机器人各关节位置的多个绝对位置编码器，所述电机/编码器包括安装在一起的电机和编码器，所述编码器进一步为光电编码器。

图2是根据本发明实施例的电气控制系统总体结构框图，如图2所示，本发明的电气控制系统以PC104为核心，并通过PC104数据总线分别与主工控箱2中的左、右运动控制卡进行通信，通过USB接口与主工控箱2中的DIDO数字信号采集卡进行通信，通过RS232串口与功能性电刺激仪进行通信，通过VGA接口与人机交互界面1进行通信，通过相应的接口分别与存储设备、复位电路、键盘鼠标连接，还可与以太网连接。

所述功能性电刺激仪包括中央控制器、底层控制器、桥式恒流电源、直流升压单元和电池，其中，电池通过直流升压单元为中央控制器、底层控制器和桥式恒流电源供电。

所述髋、膝、踝关节驱动器用于接收上位机PC104通过相应运动控制卡发出的指令，并直接驱动相应的电机/编码器中的电机，而电机/编码器中的编码器产生的关于各关节电机的角度信息的光电编码器信号依次反馈到相应的关节驱动器和运动控制卡中，上位机可以从相应的运动控制卡中读取该光电编码器信号。

安装在机器人各关节上的多个绝对位置编码器产生的信号经过光耦隔离电平转换板的光耦隔离电平转换之后传递到DIDO数字信号采集卡，再由PC104进行读取。

PC104通过RS232串口发送电刺激指令到功能性电刺激仪，并经功能性电刺激仪内部的中央控制器解析之后输出特定强度的电刺激脉冲到电刺激电极片5，使患者相应部位的肌肉收缩。

利用本发明的机器人对患者进行助力康复训练时，患者斜躺在机器人座椅7上，将患者的双侧下肢分别与机器人的两条机械臂3进行固定，然后通过下文描述的助力训练控制方法实现助力康复训练。

图3是本发明利用康复机器人对患者进行助力训练的控制方法流程图，如图3所示，本发明还可以利用上述康复机器人辅助患者进行助力训练，在助力训练过程中，由治疗师或患者通过人机交互界面设定运动轨迹，而后由机器人带动患者下肢运动的同时对患者下肢的主要肌群进行电刺激实现一定的助力。

本发明利用上述康复机器人辅助患者进行助力训练的控制方法包括以下几个步骤：

步骤1，患者斜躺在康复机器人的座椅上，将患者的双侧下肢分别与康复机器人的两条机械臂进行固定；

步骤2，针对患者所处康复的早、中期，包括软瘫期和痉挛期，用户，比如临床治疗师或患者，通过人机交互界面选择适合患者的末端运动轨迹，如踏车运动、蹬踏运动、单关节运动等，设定所述末端运动轨迹的相关参数，如速度、轨迹半径大小、训练时间等、选择需要助力训练的关节，如髋关节、膝关节或踝关节，也可以同时选择多个关节，并根据所选关节选择需要助力训练的肌肉，如髂腰肌、臀大肌、股四头肌、股二头肌、胫骨前肌、半腱肌等；

步骤3，在所选择的肌肉的肌腹位置上粘贴电刺激电极片，并将这些电极片连接至功能性电刺激仪的输出端，通过人机交互界面设定适合于患者自身特点的电刺激参数，如刺激频率、正负脉冲幅值、正负脉冲宽度等；

步骤4，上位机根据所设定的末端运动轨迹的相关参数计算出机器人的机械臂各关节的期望初始位置，通过DIDO数字信号采集卡读取绝对位置编码器采集到的机械臂各关节的当前实际位置，并根据期望初始位置与当前实际位置的位置偏差产生速度指令和位置指令信号，并将速度指令和位置指令信号发送至相应的运动控制卡进行复位，所述的位置指令大小为位置偏差，所述的速度指令一方面取决于位置偏差，另一方面取决于所设定的复位时间，复位时间为机器人从当前位置运动到期望初始位置所用的时间；

步骤5，运动控制卡根据接收到的速度指令和位置指令信号输出特定频率的脉冲和方向信号到相应的关节驱动器，关节驱动器根据接收到的脉冲和方向信号产生驱动电流，驱动相应的电机/编码器中的电机进行相应的运动，使机械臂各关节运动到所述期望初始位置，同时，相应的电机/编码器中的编码器通过相应的关节驱动器、运动控制卡实时向上位机反馈各关节电机的角度信息，以基于通用的闭环控制原理控制和调节驱动电流，使机器人各关节准确地按照规划位置和速度运动；所述角度信息信号还可以反馈到人机交互界面中，以实时地显示各关节的速度和位置信息；

所述驱动电流的产生进一步为：关节驱动器根据接收到的脉冲和方向信号，通过现有技术中通用的比例-积分-微分(PID)控制方法来产生驱动电流。

步骤6，机械臂各关节运动到所述期望初始位置之后，上位机PC104进行轨迹规划，根据选择的末端运动轨迹计算出机械臂各关节的期望轨迹；

所述期望轨迹的计算方法可结合图4和图5进行，图4是本发明实施例的踏车运动末端轨迹与各关节的轨迹关系图，图5是本发明实施例的蹬踏运动末端轨迹与各关节的轨迹关系图。在计算各关节的期望轨迹时，首先需要建立机器人的正向运动学方程，如图4和图5所示，如果以髋关节转轴为圆心，建立直角坐标系，以踝关节的转轴为末端，则机器人的正向运动学方程可描述为：

$\left\{\begin{array}{c}x=l_1\cos \left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hip}}\right)+l_2\cos ({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hip}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{knee}})\\ y=l_1\sin (\left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hip}}\right)+l_2\sin ({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hip}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{knee}})\end{array}\right.,$

其中，(x，y)为当髋关节和膝关节角度分别为θ_hip和θ_knee，大腿长度和小腿长度分别为l₁和l₂时，踝关节转轴在直角坐标系中的位置。

对该方程进行逆向运动学求解，可求得如下逆向运动学方程：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{knee}}=-\arccos \frac{x^2+y^2-l_1^2-l_2^2}{2l_1{l}_2}\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{hip}}=\arcsin \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}-\arctan \frac{l_2\sin \left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{knee}}\right)}{l_1+l_2\cos \left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{knee}}\right)}\end{array},\right.$

该逆向运动学方程表示根据机器人末端(踝关节转轴)运动轨迹可以求得机器人各关节的轨迹曲线。

结合图4，机器人进行助力踏车训练时的末端轨迹可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_c+r\cos \left(\mathrm{\ωt}\right)\\ y=y_c+r\sin \left(\mathrm{\ωt}\right),\end{array}\right.$

其中，(x_c，y_c)表示踏车运动的圆心，r表示踏车运动的半径，w表示踏车运动的角频率，t表示当前时间。

结合图5，机器人进行助力蹬踏运动时的末端轨迹为直线，其运动方程可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_0+\frac{2(x_d-x_0)}{T}(t-\mathrm{kT})\\ y=y_0+\frac{2(y_d-y_0)}{T}(t-\mathrm{kT})\\ t\∈[\mathrm{kT},\mathrm{kT}+\frac{T}{2}]\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}x=x_d-\frac{2(x_d-x_0)}{T}(t-\mathrm{kT}-\frac{T}{2})\\ y=y_d-\frac{2(y_d-y_0)}{T}(t-\mathrm{kT}-\frac{T}{2})\\ t\∈[\mathrm{kT}+\frac{T}{2},(k+1)T]\end{array}\right.$

其中，(x_O，x_O)表示蹬踏运动的起点，(x_d，y_d)表示蹬踏运动的终点，T表示周期大小，即从起点运动到终点之后再返回到起点所用的时间，k表示进行第k次周期运动。

根据以上踏车运动和蹬踏运动学方程，代入到康复机器人的逆向运动学方程中，即可分别求得机器人完成被动踏车和被动蹬踏运动时机器人髋关节和膝关节的运动轨迹曲线或期望轨迹，踝关节的轨迹规划根据“近屈远伸”的原则在关节活动范围内进行规划。单关节训练时的期望轨迹直接由设定参数确定，不需要逆向求解。

步骤7，PC104根据所述各关节的期望轨迹产生速度指令和位置指令信号，并通过相应的运动控制卡、关节驱动器、电机/编码器控制机器人带动患者的下肢进行反复的周期运动，直到设定的训练时间结束；

步骤8，与此同时，PC104根据检测到的机械臂各关节的伸屈状态，通过RS232串口向功能性电刺激仪发送所述设定的电刺激参数，使电刺激仪的相应通道输出与所述电刺激参数相应的电刺激脉冲，对所选择的肌肉进行电刺激，所述相应通道为步骤2所选的肌肉对应的通道，并根据所设定的末端运动轨迹对所述电刺激脉冲进行时序控制，以对患者的相应运动进行助力训练。

所述运动轨迹与电刺激的脉冲时序控制关系具体为：根据末端运动轨迹实时反向计算各关节的运动轨迹，根据各关节的运动轨迹可以知道当前时刻各关节的运动方向，可描述为关节的伸或屈运动，根据关节的伸、屈状态刺激该关节的伸肌肌群和屈肌肌群，即可对该关节完成助力。

在电刺激的过程中，由患者或医师控制电刺激手握开关，随时根据训练情况控制电刺激的通断，当用户按下电刺激开关时，电刺激仪的脉冲才能输出到人体肌肉，使肌肉收缩，当用户松开电刺激开关时，即使电刺激仪有输出脉冲，也无法输出到人体肌肉，不能使肌肉收缩。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坐卧式下肢康复机器人，其特征在于，该机器人包括：座椅(7)、两条机械臂(3)、人机交互界面(1)、主工控箱(2)、电刺激手握开关(4)、多个电刺激电极片(5)、功能性电刺激工控箱(8)、功能性电刺激仪，其中，

每条机械臂(3)有三个关节，分别对应人体下肢的髋、膝、踝三个关节；

所述人机交互界面(1)用于供用户输入、选择运动轨迹并设定相关参数、对康复训练进行智能监控和数据管理；

所述主工控箱(2)用以控制机器人各关节的运动、电刺激的强度以及采集机器人相关的传感信息；

所述电刺激手握开关(4)用以控制电刺激信号的通断；

所述功能性电刺激工控箱(8)安装在靠近人体下肢的座椅(7)的下部，以方便其输出部件，电刺激电极片(5)，与人体肌肉进行连接；所述功能性电刺激工控箱(8)用以接收、解析来自主工控箱(2)的电刺激强度控制指令，并控制电刺激脉冲的输出；所述电刺激电极片(5)粘贴在需要训练的肌肉的肌腹位置上，用来对肌肉进行电刺激；

所述主工控箱(2)包括上位机PC104、通过数据总线与上位机PC104进行通信的左运动控制卡和右运动控制卡、与所述左运动控制卡通过相应的接口连接的左髋关节驱动器、左膝关节驱动器、左踝关节驱动器、与所述右运动控制卡通过相应的接口连接的右髋关节驱动器、右膝关节驱动器、右踝关节驱动器、与所述左髋关节驱动器连接的左髋电机/编码器、与所述左膝关节驱动器连接的左膝电机/编码器、与所述左踝关节驱动器连接的左踝电机/编码器、与所述右髋关节驱动器连接的右髋电机/编码器、与所述右膝关节驱动器连接的右膝电机/编码器、与所述右踝关节驱动器连接的右踝电机/编码器、通过USB接口总线与上位机进行通信的数字信号输入输出DIDO数字信号采集卡、与所述DIDO数字信号采集卡连接的光耦隔离电平转换电路板、与所述光耦隔离电平转换电路板连接的安装在机器人各关节位置的多个绝对位置编码器。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述人机交互界面(1)为触摸屏。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述功能性电刺激工控箱(8)包含16通道的功能性电刺激驱动电路板及驱动电源。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电机/编码器包括安装在一起的电机和编码器。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述编码器进一步为光电编码器。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述上位机通过PC104数据总线分别与所述运动控制卡进行通信；通过USB接口与所述DIDO数字信号采集卡进行通信；通过RS232串口与功能性电刺激仪进行通信；通过VGA接口与人机交互界面(1)进行通信；通过相应的接口分别与存储设备、复位电路、键盘鼠标连接，还能够与以太网连接。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述髋、膝、踝关节驱动器用于接收上位机PC104通过相应运动控制卡发出的指令，并直接驱动相应的电机/编码器中的电机，而电机/编码器中的编码器产生的光电编码器信号依次反馈到相应的关节驱动器和运动控制卡中，上位机可以从相应的运动控制卡中读取该光电编码器信号；

所述多个绝对位置编码器产生的信号经过光耦隔离电平转换之后传递到DIDO数字信号采集卡，再由上位机PC104进行读取；

所述上位机PC104通过RS232串口发送电刺激指令到功能性电刺激仪，并经功能性电刺激仪内部的中央控制器解析之后输出特定强度的电刺激脉冲到电刺激电极片(5)，使患者相应部位的肌肉收缩。

8.一种利用权利要求1中所述的康复机器人辅助患者进行助力康复训练的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，患者斜躺在康复机器人的座椅上，将患者的双侧下肢分别与康复机器人的两条机械臂进行固定；

步骤2，针对患者所处康复的早、中期，用户通过人机交互界面选择适合患者的末端运动轨迹，设定所述末端运动轨迹的相关参数，选择一个或多个需要助力训练的关节，并根据所选关节选择需要助力训练的肌肉；

步骤3，在所选择的肌肉的肌腹位置上粘贴电刺激电极片，并将这些电极片连接至功能性电刺激仪的输出端，通过人机交互界面设定适合于患者自身特点的电刺激参数；

步骤4，上位机根据所设定的末端运动轨迹的相关参数计算出机器人的机械臂各关节的期望初始位置，通过DIDO数字信号采集卡读取绝对位置编码器采集到的机械臂各关节的当前实际位置，并根据期望初始位置与当前实际位置的位置偏差产生速度指令和位置指令信号，并将速度指令和位置指令信号发送至相应的运动控制卡；

步骤5，运动控制卡根据接收到的速度指令和位置指令信号输出特定频率的脉冲和方向信号到相应的关节驱动器，关节驱动器根据接收到的脉冲和方向信号产生驱动电流，驱动相应的电机/编码器中的电机进行相应的运动，使机械臂各关节运动到所述期望初始位置，同时，相应的电机/编码器中的编码器通过相应的关节驱动器、运动控制卡实时向上位机反馈各关节电机的角度信息；

步骤6，机械臂各关节运动到所述期望初始位置之后，上位机PC104进行根据选择的末端运动轨迹计算出机械臂各关节的期望轨迹；

步骤7，PC104根据所述各关节的期望轨迹和机械臂各关节当前的初始位置产生速度指令和位置指令信号，并通过相应的运动控制卡、关节驱动器、电机/编码器控制机器人带动患者的下肢进行反复的周期运动，直到设定的训练时间结束；

步骤8，同时，PC104根据检测到的机械臂各关节的伸屈状态，通过RS232串口向功能性电刺激仪发送所述设定的电刺激参数，使电刺激仪输出与所述电刺激参数相应的电刺激脉冲，对所选择的肌肉进行电刺激，并根据所设定的末端运动轨迹对所述电刺激脉冲进行时序控制，以对患者的相应运动进行助力训练。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述末端运动轨迹包括踏车运动、蹬踏运动、单关节运动；所述末端运动轨迹的相关参数包括速度、轨迹半径大小、训练时间；所述电刺激参数包括刺激频率、正负脉冲幅值、正负脉冲宽度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤8进一步包括在助力康复训练的过程中，用户通过控制电刺激手握开关，以随时根据训练情况控制电刺激的通断。

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