CN104434466B - 脑卒中老年人康复机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脑卒中老年人康复机器人系统，属于康复机器人技术领域，包括康复机器人，康复机器人包括主从式双臂外骨骼结构的上肢康复系统和下肢康复系统，下肢康复系统包括座位和设置在座位上的第一主臂和第一从臂，第一主臂和第一从臂包括在座位上依次连接的控制盒、大腿支撑结构、小腿支撑结构和脚掌支撑板，控制盒与大腿支撑结构、小腿支撑结构之间分别连接有第一腿部撑杆和第二腿部撑杆；上肢康复系统包括设置在座位上的座背、安装在座背上的第二主臂和第二从臂，第二主臂和第二从臂包括依次连接的肩部旋转系统、上臂辅助运动机构、前臂辅助运动机构、腕转动系统和手掌部分辅助运动机构。本发明成本低、使用时多自由度。

Description

脑卒中老年人康复机器人系统

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，特别是指一种脑卒中老年人康复机器人系统。

背景技术

随着世界各国相继进入老龄化国家，脑卒中患者越来越多。通常脑卒中患者都残留各种各样的后遗症，包括偏瘫、语言不利、神志障碍、面瘫、大小便失禁等，其中偏瘫居首位。此外，临床观察发现大部分脑卒中患者存在较明显的情绪障碍问题，目前已有研究证实抑郁、焦虑直接影响脑卒中患者的生活质量、躯体功能和认知功能康复，甚至可以引起脑卒中再发。早发现、早处理脑卒中患者的情绪障碍，对其整体康复起着至关重要的作用。

脑卒中治疗周期长，给患者本人、家庭以及社会带来极大地负担，相关康复治疗设备的研发备受关注。虽然国内外在康复训练机器人领域做了大量的研究，也有一些可用于肢体康复训练的产品。但是目前所有关于机器人辅助治疗脑卒中的研究仍然处于起步阶段，且将健侧、患侧按照机器人主从机械臂分配穿戴的方式未见报道，能够满足脑卒中老年人身心康复、生活照料所需的系统产品和综合解决方案尚属空白。现有机器人或设备对患者患肢的牵引只具有一个自由度，训练时限制患者患肢为一直线运动轨迹，或是只是进行单关节的旋转运动训练；有的只适合于下肢训练，且体积过大，移动不便，价格昂贵。

发明内容

本发明提供一种多自由度、成本低的脑卒中老年人康复机器人系统。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种脑卒中老年人康复机器人系统，包括康复机器人，所述康复机器人包括上肢康复系统和下肢康复系统，所述上肢康复系统和下肢康复系统均为主从式双臂外骨骼结构，其中：

所述下肢康复系统包括座位和设置在所述座位上的第一主臂和第一从臂，所述第一主臂和第一从臂分别包括在所述座位上依次连接的控制盒、大腿支撑结构、小腿支撑结构和脚掌支撑板，所述控制盒与所述大腿支撑结构、小腿支撑结构之间分别连接有第一腿部撑杆和第二腿部撑杆；

所述上肢康复系统包括设置在所述座位上的座背、安装在所述座背上的可拆卸可移动的第二主臂和第二从臂，所述第二主臂和第二从臂分别包括依次连接的肩部旋转系统、上臂辅助运动机构、前臂辅助运动机构、腕转动系统和手掌部分辅助运动机构，所述肩部旋转系统为三自由度设计结构。

进一步的，所述小腿支撑结构和脚掌支撑板之间的铰接轴处设置有用于驱动所述脚掌支撑板转动的步进电机。

进一步的，所述上臂辅助运动机构包括外骨骼上臂，所述前臂辅助运动机构包括外骨骼前臂，所述腕转动系统包括C形外骨骼护腕，所述手掌部分辅助运动机构包括外骨骼手掌，所述外骨骼手掌的内部设置有抓杆。

进一步的，所述肩部旋转系统包括在空间内相互垂直设置的三个步进电机，所述外骨骼上臂和外骨骼前臂之间的铰接轴处设置有用于驱动所述外骨骼前臂绕铰接轴处转动的步进电机，所述外骨骼前臂和C形外骨骼护腕之间设置有用于驱动所述C形外骨骼护腕环绕所述外骨骼前臂的长度方向旋转的步进电机，所述C形外骨骼护腕和外骨骼手掌的铰接轴处设置有用于驱动所述外骨骼手掌转动的步进电机。

进一步的，所述外骨骼手掌包括依次铰接的手背护板、第一手指护板和第二手指护板，所述外骨骼手掌外部设置有用于分别驱动所述手背护板、第一手指护板和第二手指护板转动的三个直流电机。

进一步的，所述座背包括方形框架，所述第二主臂和第二从臂分别安装在所述方形框架的两侧框上，所述座背可拆卸的设置在所述座位上。

进一步的，所述座背后面设置有用于调节所述座背的倾斜度的座背联动机构；所述上肢康复系统和下肢康复系统上设置有若干魔术贴。

进一步的，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括与所述康复机器人无线通信连接的情志调控系统和机器视觉系统。

进一步的，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括与所述康复机器人无线通信连接的在体生理参数检测模块。

进一步的，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括综合康复保健服务平台，所述综合康复保健服务平台与所述康复机器人、情志调控系统、机器视觉系统和在体生理参数检测模块通过无线网络连接并用于收集用户相关数据信息。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的发明人在深入分析了人体上下肢的骨骼、关节、肌肉等组织的相互关系后，发明了脑卒中老年人康复机器人系统。患者使用下肢康复系统进行下肢康复训练时，患者坐在座位上，可以倚靠在座背上，将下肢康复系统的第一主臂和第一从臂分别穿戴在下肢的健肢一侧和患肢一侧，下肢康复系统由控制盒控制第一腿部撑杆伸缩带动大腿支撑结构进行相对运动，第二腿部撑杆伸缩带动小腿支撑结构进行相对运动，来实现小腿以及大腿位置的康复训练角度，其中小腿支撑结构的运动带动脚掌支撑板进行运动，来实现脚掌部位的康复训练，利用患者的健侧下肢操作第一主臂，控制第一从臂带动患侧下肢做随动康复运动。使用上肢康复系统进行上肢康复训练时，将上肢康复系统的第二主臂和第二从臂分别穿戴在上肢的健肢一侧和患肢一侧，肩部旋转系统处的三自由度设计结构可实现肩部的内收和外摆，上臂辅助运动机构、前臂辅助运动机构、腕转动系统和手掌部分辅助运动机构之间均可以实现相对运动，这样利用患者的健侧上肢操作第二主臂，控制第二从臂带动患侧上肢做随动康复运动。

为了使患者能在家中实用主从机械臂进行上肢康复训练以及辅助日常生活，机器人的上肢康复系统是可拆卸可移动的，患者可以单独对上肢进行康复训练以及辅助生活照料，本发明成本低、自由度高，能够满足脑卒中老年人身心康复、生活照料的需求。

附图说明

图1为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的主从控制康复训练机器人本体结构；

图2为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的上肢康复系统结构示意图；

图3为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的上肢康复运动系统的原理结构示意图；

图4为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的下肢康复系统结构示意图；

图5为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的下肢康复运动系统的原理结构示意图；

图6为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的可单独使用的上肢系统的结构示意图；

图7为本发明的脑卒中老年人康复机器人系统的构成示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种脑卒中老年人康复机器人系统，可以包括康复机器人、情志调控系统、机器视觉系统、在体生理参数检测模块、综合康复保健服务平台中的一种或几种。下面对这几部分的结构分别介绍如下。

康复机器人

如图1至图6所示，康复机器人包括上肢康复系统1和下肢康复系统2，上肢康复系统1和下肢康复系统2均为主从式双臂外骨骼结构，其中：

下肢康复系统2包括座位3和设置在座位3上的第一主臂31和第一从臂32，第一主臂31和第一从臂32分别包括在座位3上依次连接的控制盒33、大腿支撑结构34、小腿支撑结构35和脚掌支撑板36，控制盒33与大腿支撑结构34、小腿支撑结构35之间分别连接有第一腿部撑杆37和第二腿部撑杆38；

上肢康复系统1包括设置在座位上的座背4、安装在座背上4的可拆卸可移动的第二主臂41和第二从臂42，第二主臂41和第二从臂42分别包括依次连接的肩部旋转系统43、上臂辅助运动机构44、前臂辅助运动机构45、腕转动系统46和手掌部分辅助运动机构47，肩部旋转系统43为三自由度设计结构。

本发明的发明人在深入分析了人体上下肢的骨骼、关节、肌肉等组织的相互关系后，发明了脑卒中老年人康复机器人系统。患者使用下肢康复系统进行下肢康复训练时，患者坐在座位上，可以倚靠在座背上，将下肢康复系统的第一主臂和第一从臂分别穿戴在下肢的健肢一侧和患肢一侧，下肢康复系统由控制盒控制第一腿部撑杆伸缩带动大腿支撑结构进行相对运动，第二腿部撑杆伸缩带动小腿支撑结构进行相对运动，来实现小腿以及大腿位置的康复训练角度，其中小腿支撑结构的运动带动脚掌支撑板进行运动，来实现脚掌部位的康复训练，利用患者的健侧下肢操作第一主臂，控制第一从臂带动患侧下肢做随动康复运动。使用上肢康复系统进行上肢康复训练时，将上肢康复系统的第二主臂和第二从臂分别穿戴在上肢的健肢一侧和患肢一侧，肩部旋转系统处的三自由度设计结构可实现肩部的内收和外摆，实现了机构与上肢的紧密依附，同时还可以在各旋转处添加角度传感器收集反馈机构运动的角度信息。上臂辅助运动机构、前臂辅助运动机构、腕转动系统和手掌部分辅助运动机构之间均可以实现相对运动，这样利用患者的健侧上肢操作第二主臂，控制第二从臂带动患侧上肢做随动康复运动。

为了使患者能在家中使用主从机械臂进行上肢康复训练以及辅助日常生活，机器人的上肢康复系统1优选是可拆卸可移动的，患者可以单独对上肢进行康复训练以及辅助生活照料，本发明成本低、自由度高，能够满足脑卒中老年人身心康复、生活照料的需求。

如图4所示，本发明的小腿支撑结构35和脚掌支撑板36之间的铰接轴处优选的可以设置有用于驱动脚掌支撑板转动的步进电机38。步进电机38通过齿轮减速，对脚踝处实现背屈/趾屈功能，从而实现脚掌部分的康复运动，这种结构简单，可靠性高。

作为本发明的一种改进，如图2所示，上臂辅助运动机构44可以包括外骨骼上臂，前臂辅助运动机构45可以包括外骨骼前臂，腕转动系统46可以包括C形外骨骼护腕，手掌部分辅助运动机构47可以包括外骨骼手掌，外骨骼手掌的内部可以设置有抓杆。该种结构可简单的实现上肢的手腕部分在0-180°内旋转，手腕部分在旋转的同时还可实现摆动动作，肘部伸展/屈伸可实现0-135°范围内移动，屈伸的同时可实现内旋/外旋0-90°，肩部可实现伸展/屈曲20-160°，内收/外摆20-160°，并且，手掌部可实现捏拿动作。当然，本发明中的上臂辅助运动机构还可以选用本领域人员容易想到的其他结构。

作为本发明的另一种改进，如图2所示，优选的，肩部旋转系统43可以包括在空间内相互垂直设置的三个步进电机48，外骨骼上臂和外骨骼前臂之间的铰接轴处设置有用于驱动外骨骼前臂绕铰接轴处转动的步进电机49，外骨骼前臂和C形外骨骼护腕之间可以设置有用于驱动C形外骨骼护腕环绕外骨骼前臂的长度方向旋转的步进电机410，C形外骨骼护腕和外骨骼手掌的铰接轴处可以设置有用于驱动外骨骼手掌转动的步进电机411。其中，在空间内相互垂直设置的三个步进电机通过齿轮减速可实现肩部内收/外摆20-160°，肘部可实现伸展/屈伸在0-135°范围内转动，步进电机通过齿轮减速可实现掌屈背伸功能，从而带动手掌部分辅助运动机构进行运动，用于驱动外骨骼手掌转动的步进电机通过齿轮减速模拟手掌与手腕之间关节的人体运动模式，可实现复合握拳，尺骨背离，拇指对掌等功能。该结构实现了机构与上肢的紧密依附，上肢康复系统主要通过步进电机带动减速箱通过各关节配合进行工作，使用步进电机控制，可以根据需要实现无极变速调节。在电机的带动下，前臂以及上臂转动限位开关，脚踝与大腿以及小腿之间通过销接方式，通过控制器可以进行-3--130°变化。

如图2所示，本发明的外骨骼手掌可以包括依次铰接的手背护板412、第一手指护板413和第二手指护板415，外骨骼手掌外部可以设置有用于分别驱动手背护板、第一手指护板和第二手指护板转动的三个微型直流电机414。微型直流电机通过齿轮减速模拟手掌与手腕之间关节的人体运动模式，可实现复合握拳，尺骨背离，拇指对掌等功能，辅助患者的日常生活。

进一步的，座背4优选包括方形框架5，第二主臂41和第二从臂42分别安装在方形框架5的两侧框上，座背4可拆卸的设置在座位3上。这样使得患者在使用的过程中更加灵活方便，患者能在家中进行上肢康复训练以及辅助日常生活，上肢康复系统可固定在患者的肩部，单独对上肢进行康复训练以及辅助生活照料。

另外，为了保证患者可以达到躺卧或者坐立的最近康复训练位置，座背4后面设置有用于调节座背4的倾斜度的座背联动机构6；上肢康复系统1和下肢康复系统2上可以设置有若干魔术贴。上肢康复系统和下肢康复系统通过魔术贴可实现患者的快速穿戴，由各关节步进电机配合可实现帮助患者完成吃饭、端水等日常生活动作。而且，患者可以根据自己的身材调节前臂运动康复系统与上臂运动康复系统以及大腿支撑与小腿支撑的长短，多种预设程序可以针对不同患者进行个性化的训练，运动角度的渐进式变化，确定极限角度，保证治疗的黄金区域。

情志调控系统

作为本发明的一种改进，脑卒中老年人康复机器人系统还可以包括与康复机器人无线通信连接的情志调控系统和机器视觉系统。情志调控系统7主要由嵌入式生理指标检测单元、智能按摩单元、生理相干身心平衡单元组成。

其中嵌入式生理指标检测单元具备以下功能：(1)使用专用的无创伤在线检测传感器—耳戴式红外光电信息采集器，可在线对使用者的心率变异性(HRV)、血压、脉搏、频谱、协调分数曲线、皮电进行适时动态检测；(2)根据监测曲线自动生成数据报告，包含14项HRV时域/频域值，为科学研究提供一手的数据；(3)使用文字描述和图表说明的形式，详细报告平均心率、协调状态比例、调节能力指数、综合评价指数各项指标，并提供专业的意见和建议；(4)支持数据纵向排行和横向排行功能，支持同一用户历史数据纵向排行功能，便于数据分析人员研究对某一个体的特性及变化进行详细分析研究。支持不同用户的横向排行，便于数据分析人员分析研究不同用户的共性和差异性。

智能按摩单元在机械设计方面具有以下特点：(1)在脚底设置有三排滚压多凸点腿脚部，可实现全脚底多穴位真人手感的刮痧按摩和不同力度的多种组合手法，加之腿部及脚侧的气压按摩，使小腿和脚底感受到前所未有的轻快感觉；(2)背部采用柔性智能3D按摩机芯，使颈部、肩部和腰部按摩更柔和、舒适、到位，采用仿中医按摩手法，使患者享受如按摩师按摩的感觉；(3)采用灵活的机械结构，实现了肩部向内侧翻转和上下位置调整两种功能，使不同身高、不同形体的人均可以有效享受舒适的肩部气压按摩；(4)具备体型自动检测功能，可以针对不同身高和体型的人进行精确按摩；扶手与座背联动以及零重力功能实现了任何状态下始终保持手臂舒适的按摩位置；(5)座位上三个电动撑杆分别控制座背仰角、腿脚部还可以在一定范围内自由弹性伸缩，适合不同身高的人使用。

生理相干身心平衡单元根据使用者的心理和生理指标情况可智能选择的五种按摩程序，包括酸痛缓和、疲劳恢复、舒畅心情、体感音乐和局部按摩。

机器视觉系统

作为本发明的一种改进，脑卒中老年人康复机器人系统还可以包括与康复机器人无线通信连接的机器视觉系统。该机器视觉系统包括以下三部分：居室场景红外摄像头部署、视频分析器和综合服务器。

其中居室场景红外摄像头部署的方式是每个居室场景包含2个红外高清摄像头，当房间面积较大时，需要再安装1个红外摄像头，确保无监视死角，能够全天候实时获取老人在居室场景中的影像，为保证实时地将影像信息传送到视频分析器，每个摄像头需要利用单独视频线或WiFi与视频分析器相连。

其中视频分析器用于存储多路视频信息，并在其上运行视频分析算法，将异常情况的报警信息(短信、彩信或实时视频等)通过发送给老人子女或监护中心，并可按权限向综合健康服务平台实时传送监控影像。该分析器拟采用安装特定视频分析算法并配备较大存储设备的PC机。对于家庭而言，每个家庭安装一台，对于疗养院等，需要根据实际情况决定PC及配置和安装的台数。该分析器的作用包括(1)存储一定时间内各个居室场景的视频信息，按照时间顺序存储各个居室场景的视频流文件和由视频分析得到的老人移动轨迹；(2)检测和分析居室场景中的移动目标信息，区分老人与其他非人的移动目标，实时记录老人日常的移动轨迹，包括①利用高斯混合模型构建居室场景的背景模型。白天一般不涉及到灯光变化，可利用老人不在居室场景时进行背景模型构建，该模型的更新容易适应光照和时间的变化，晚上因为涉及到灯光变化，因此构建背景模型会稍微复杂，需要在灯光打开后利用高斯混合模型进行背景建模；②利用距离函数方法区分老人与其他非人的移动目标。小型宠物例如猫、狗等与人相比，一般体积明显较小，而且身高体宽与人的也明显不同，利用距离函数可以有效区分人与其他非人的移动目标，从而确保能够实时记录老人的位置和轨迹等，另外，还可以根据家庭实际情况在系统调试时排出很多其他变化的目标例如电视影像、鱼缸、彩灯等；③利用老人的位置和移动轨迹统计信息分析老人的日常起居规律，进而初步判定是否出现异常状况或判断其康复进程。一般情况下，通过较长时间的轨迹统计，可以发现老人在房间中的活动是有规律的，如果这种规律没有发生变化，则一般可以认为老人的健康状况保持稳定，如果这种规律发生了逐步变化，则预示着要么老人的康复有了新的改进，要么老人的健康状况正在逐步恶化，如果这种规律发生了突然变化，则往往意味着出现了异常情况，此时就需要结合在体检测的各项生理指标对老人的健康状况进行综合评判，并决定是否需要及时报警。(2)实时分析老人姿态，特别是检测到摔倒、昏迷等意外情况发生时给出及时报警，根据运动状态的突变，在消除阴影之后，根据身高和体宽的突变来判定老人是否摔倒，同时联合利用运动历史图像(Motion History Image，MHI)和在体检测的各项生理指标来综合判定老人是否处于昏迷状态。为了更加准确地判断意外情况，可以辅之以高速球所获得的老人的近距离图像，通过判别人脸表情、是否口吐白沫等进行综合判定。(3)将截图、视频按照不同的权限发送给指定的终端(老人子女、监护中心)，老人子女的权限级别最高，监护中心次之，老人子女可以控制监护中心的权限，可以采用马赛克、模糊、雕塑等视频图像特效方法有效地保护老人隐私。

其中的综合服务器放置于社区监护中心，属于综合康复保健服务平台的一部分，通过宽带连接每个家庭的视频分析器，可以根据预设的权限查看老人的活动场景，并利用通信模块实时转发视频分析器所发出的报警信息、图片或者视频信息，也可以远程调用病人的日常行为、活动的记录。

在体生理参数检测模块

作为本发明的另一种改进，优选的，脑卒中老年人康复机器人系统还可以包括与康复机器人无线通信连接的在体生理参数检测模块。本模块主要包括生理参数检测模块和三维位姿检测模块，当然本模块还可以包括本领域技术人员容易想到的其他功能模块。

其中生理参数检测模块可以测量人体的心电、血氧、体温、心率等生理指标，所有设备均能利用物联网技术接入综合健康服务健康平台，实时读取数据，缩短意外情况的救治时间，提高护理水平，分析统计历史数据，为诊断病情，推断病情发展趋势提供数据支持；

三维位姿检测模块主要完成以下任务：(1)设计了一款轻量级的IMUs，靠加速度计、陀螺仪和地磁场检测于一身，小巧轻便，它可以很容易的放置在人身体上的不同部位，得到的数据可以无线传输到已经安装有处理软件的电脑或移动手机里进行下一步处理。(2)识别算法要达到实时的效果，它不仅可以分析单个的步态，还可以识别日常的锻炼行为和日常生活行为，识别的效果可以通过无线通讯反馈给本人或发送给医护人员。另外，还可以运用这些结果数据进行三维重建。为了提高活动识别的精度，我们采用隐马尔可夫模型(HMMs)方法来分析数据和进行活动识别。(3)基于长时间监视，结果生成很多数据，有时候我们仅仅需要其中的一部分，这样我们就需要开发一种快速数据索引的方法，以达到如何从大的数据库里索引出一部分可以识别日常活动的数据和如何从大的数据库里将活动类别和运动模型建立起来。

发明者通过分析脑卒中患者的健康状况需要检测的生理参数，如血氧、脉搏、呼吸率等，开发可穿戴式在体生理参数检测设备，可实现不间断实时监控老年人各项生理参数，既能观察其康复程度，又能在这些指标发生突变时及时发现，及时对患者进行救治。

综合康复保健服务平台

本发明的脑卒中老年人康复机器人系统还可以包括综合康复保健服务平台，该平台可以包括健康监控系统、通信系统结构以及健康监护中心软件。

其中的健康监控系统可以远程地对老年人的生理指标、健康状况实时监测，并将采集到的数据通过手机、通信控制模块等移动通信设备传送到健康监控中心或手机终端上，健康监控中心和装有特定软件并具备权限的手机也可以主动获取相关老人的生理指标、健康状况的数据，从而实现对老人健康状况的实时监控，达到及时发现、及时救治的目的。整个健康监控系统由健康传感器模块、智能网关、报警中心及信息处理终端组成。

其中的通信系统结包括四大部分：(1)现场通信终端，现场通信终端又可分为康复训练系统和在体健康监护终端两大类。(2)智能网关，其主要功能为融合现场通信终端的数据，接入到Internet，以实现远程监控。与现场通信终端相对应，智能网关也分为独立式和嵌入式两种。独立式为独立设备，用于接入康复训练系统；而嵌入式则是嵌入到在体健康监护终端内。(3)中心服务器，智能网关的远程连接对象汇集所有智能网关的数据。(4)监控客户机，连接中心服务器，通过中心服务器获取现场终端的数据并能最终控制现场的可控终端。健康监控系统遵循传统的客户端-服务器的模式，监控场所从医院延伸至了患者所在的社区和家庭。随着无线通信技术的日益发展，无线传输技术越来越被各行业所接受，无线传输技术成本低，维护费用小，并摆脱了线缆的束缚，此外其安装周期短，扩容能力强，并能够即插即用，迅速收回成本，特别适合于远距离传输，也为医院监护仪器的小型化构建和网络化发展提供了新的解决方案。

其中的健康监护中心软件的总控系统以运行在监控客户机上，担负着监控控制、接收数据、处理数据、保存数据、权限管理、确定地理位置、异常处理以及人机交互等，同时可以显示被监护者的心率波形与具体地理位置，便于监护人员快速准确的进行监护工作。本系统可对多个被监护者进行监护任务，多个被监护者自由切换查看，同时保存，历史记录便于查看，使系统稳定高效的运行。该软件的主要作用是人机交互，给各个监护模块分配端口与资源，对各个模块上传的数据进行处理与协调，保证整个系统的稳定、协调的进行工作，主要包括监护终端通信与控制模块、生理指标显示模块、地理位置显示与设置模块、被监护者信息管理模块、监护信息管理模块等几个模块。

康复训练机器人、情志调控系统、机器视觉系统等属于室内设备，用于家庭内部护理监护，通过有线以太网或WiFi同健康监护智能网关一起建立LAN/WLAN，因为在体生理指标检测模块佩戴在被监护人身上，户内户外都可以使用，在室内无法使用自建的WLAN，因此和健康监护智能网关之间的通信采用蓝牙通信方式，并将健康监护智能网关也设计为小巧的便携式嵌入式设备。健康监护智能网关在家庭室内或布置了WLAN的社区时，可以WiFi方式通过具有上网权限的无线路由器直接接入Internet，如果到了室外且无WLAN的区域，则利用GPRS方式接入互联网。

综上，本发明具有以下有益效果：

1、基于主从控制的机械臂，针对偏瘫患者的特点，通过健侧手臂操作主臂，主臂控制从臂带动患侧手臂运动，既可帮助患者进行康复训练，也可满足患者日常生活照料。

2、结合中医疗法与机器人技术，通过辅助运动机构内置气囊与振动电机实现对人体手腕、肘部以及肩部的穴位进行刺激，辅助脑卒中偏瘫患肢的康复。

3、基于生理相干开发情志调控系统，调节患者训练前以及训练中的情绪，以提高治疗效果，形成一种身心结合的康复训练新手段。

4、利用机器视觉分析脑卒中老人的位置、姿态和行为，可在无人值守的情况下检测、统计脑卒中老人的日常行为，评估其康复效果，为脑卒中老人康复训练计划提供支持。

5、采用机器人技术、物联网技术、生理指标在体检测技术、远程保健护理技术，研制面向老年人的综合康复保健服务平台系统，提出一种新型的助老助残健康服务模式，可为实现社区养老、居家养老、解决社会老龄化问题提供有力的技术保障。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，包括康复机器人，所述康复机器人包括上肢康复系统和下肢康复系统，所述上肢康复系统和下肢康复系统均为主从式双臂外骨骼结构，其中：

所述下肢康复系统包括座位和设置在所述座位上的第一主臂和第一从臂，所述第一主臂和第一从臂分别包括在所述座位上依次连接的控制盒、大腿支撑结构、小腿支撑结构和脚掌支撑板，所述控制盒与所述大腿支撑结构、小腿支撑结构之间分别连接有第一腿部撑杆和第二腿部撑杆；

所述上肢康复系统包括设置在所述座位上的座背、安装在所述座背上的可拆卸可移动的第二主臂和第二从臂，所述第二主臂和第二从臂分别包括依次连接的肩部旋转系统、上臂辅助运动机构、前臂辅助运动机构、腕转动系统和手掌部分辅助运动机构，所述肩部旋转系统为三自由度设计结构。

2.根据权利要求1所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述小腿支撑结构和脚掌支撑板之间的铰接轴处设置有用于驱动所述脚掌支撑板转动的步进电机。

3.根据权利要求1所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述上臂辅助运动机构包括外骨骼上臂，所述前臂辅助运动机构包括外骨骼前臂，所述腕转动系统包括C形外骨骼护腕，所述手掌部分辅助运动机构包括外骨骼手掌，所述外骨骼手掌的内部设置有抓杆。

4.根据权利要求3所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述肩部旋转系统包括在空间内相互垂直设置的三个步进电机，所述外骨骼上臂和外骨骼前臂之间的铰接轴处设置有用于驱动所述外骨骼前臂绕铰接轴处转动的步进电机，所述外骨骼前臂和C形外骨骼护腕之间设置有用于驱动所述C形外骨骼护腕环绕所述外骨骼前臂的长度方向旋转的步进电机，所述C形外骨骼护腕和外骨骼手掌的铰接轴处设置有用于驱动所述外骨骼手掌转动的步进电机。

5.根据权利要求4所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述外骨骼手掌包括依次铰接的手背护板、第一手指护板和第二手指护板，所述外骨骼手掌外部设置有用于分别驱动所述手背护板、第一手指护板和第二手指护板转动的三个直流电机。

6.根据权利要求5所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述座背包括方形框架，所述第二主臂和第二从臂分别安装在所述方形框架的两侧框上，所述座背可拆卸的设置在所述座位上。

7.根据权利要求6所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述座背后面设置有用于调节所述座背的倾斜度的座背联动机构；所述上肢康复系统和下肢康复系统上设置有若干魔术贴。

8.根据权利要求1所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括与所述康复机器人无线通信连接的情志调控系统和机器视觉系统。

9.根据权利要求8所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括与所述康复机器人无线通信连接的在体生理参数检测模块。

10.根据权利要求9所述的脑卒中老年人康复机器人系统，其特征在于，所述脑卒中老年人康复机器人系统还包括综合康复保健服务平台，所述综合康复保健服务平台与所述康复机器人、情志调控系统、机器视觉系统和在体生理参数检测模块通过无线网络连接并用于收集用户相关数据信息。