CN106422062B - 康复训练装置及康复训练方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种康复训练装置及康复训练方法，康复训练装置包括：机器人主体；机器人手臂，机器人手臂设在机器人主体上，机器人手臂用于协助训练；健侧肌肌电采集电极，健侧肌肌电采集电极用于检测健侧肌肌电信号；患侧肌电刺激电极，患侧肌电刺激电极与健侧肌肌电采集电极信号传输，患侧肌电刺激电极用于根据健侧肌肌电采集电极采集的信号刺激患侧肌。根据本发明的康复训练装置，通过健侧肌肌电采集电极可以对健侧肌肌电信号进行分析和检测，又因患侧肌电刺激电极与健侧肌肌电采集电极信号传输，患侧肌电刺激电极可以根据健侧肌肌电采集电极采集的信号刺激患侧肌，使得可以对患侧肌进行电刺激，从而有助于改善患者的康复训练效果。

Description

康复训练装置及康复训练方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种康复训练装置及康复训练方法。
背景技术
相关技术中，功能电刺激的应用很多，然而，结合肌电信号的准确采集、功能电刺激的应用，再加上机器人手臂的精准助力的应用基本没有，不能很好地满足用户的多样化需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种康复训练装置，所述康复训练装置可以使患者更好地进行康复训练。
本发明的另一个目的在于提出一种康复训练装置的康复训练方法。
根据本发明第一方面实施例的康复训练装置，包括：机器人主体；机器人手臂，所述机器人手臂设在所述机器人主体上，所述机器人手臂用于协助训练；健侧肌肌电采集电极，所述健侧肌肌电采集电极用于检测健侧肌肌电信号；患侧肌电刺激电极，所述患侧肌电刺激电极与所述健侧肌肌电采集电极信号传输，所述患侧肌电刺激电极用于根据所述健侧肌肌电采集电极采集的信号刺激患侧肌。
根据本发明实施例的康复训练装置，通过健侧肌肌电采集电极可以对健侧肌肌电信号进行分析和检测，又因患侧肌电刺激电极与健侧肌肌电采集电极信号传输，患侧肌电刺激电极可以根据健侧肌肌电采集电极采集的信号刺激患侧肌，使得可以对患侧肌进行电刺激，从而有助于改善患者的康复训练效果。
另外，根据本发明上述实施例的康复训练装置还具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述机器人手臂上连接有脚固定器，所述健侧肌肌电采集电极用于贴附腿部的健侧肌，所述患侧肌电刺激电极用于贴附腿部的患侧肌。
进一步地，所述机器人手臂上还连接有小腿支撑，所述小腿支撑相对于所述脚固定器可转动地与所述脚固定器相连。
在本发明的一些实施例中，所述健侧肌肌电采集电极和所述患侧肌电刺激电极中的任一个均包括多个，多个所述健侧肌肌电采集电极中的一部分用于贴附在大腿上而另一部分用于贴附在小腿上，多个所述患侧肌电刺激电极中的一部分用于贴附在大腿上而另一部分用于贴附在小腿上。
根据本发明的一些实施例，所述机器人手臂包括驱动装置，所述驱动装置与所述健侧肌肌电采集电极信号传输，用于使所述驱动装置根据所述健侧肌肌电采集电极采集的信号确定运行状态。
进一步地，所述机器人手臂上还设有用于检测所述机器人手臂所受推力的压力传感器，所述压力传感器与所述驱动装置信号传输。
根据本发明的一些实施例，所述患侧肌电刺激电极包括电刺激信号发生器。
根据本发明第二方面实施例的康复训练装置的康复训练方法，包括：步骤1：健侧肌肌电采集电极采集健侧肌的信号；步骤2：分析采集到的健侧肌的信号确定患者是否存在驱动腿部运动的意向；步骤3：如果检测到患者存在驱动腿部运动的意向，则通过患侧肌电刺激电极电刺激与所述健侧肌位置相对应的患侧肌。
进一步地，所述步骤3还包括：在通过患侧肌电刺激电极进行电刺激的同时，使所述机器人手臂运动以协助训练。
进一步地，所述康复训练装置包括用于检测所述机器人手臂所受推力的压力传感器，所述步骤3还包括：根据所述压力传感器的检测结果确定机器人手臂协助训练的功率，其中，所述机器人手臂所受推力越大则机器人手臂协助训练的功率越小。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的康复训练装置的示意图；
图2是图1中的康复训练装置的局部结构示意图；
图3是根据本发明实施例的康复训练方法的流程图。
附图标记：
康复训练装置100，
机器人主体1，
机器人手臂2，脚固定器21，小腿支撑22，压力传感器23，
健侧肌肌电采集电极3，患侧肌电刺激电极4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
随着机器人的发展，机器人不仅在工业自动化领域发挥巨大的作用，同时也向其他各领域不断延伸，包括医疗领域。据统计，在美国前列腺癌手术的80％～90％都是通过机器人进行，目前机器人因为其自身的优越性，在康复领域也发展越来越快。因其可以重复性精确地执行所给的指令，被业内人士看好，认为其可以解放一部分医生或者治疗师的康复训练治疗过程。
相关技术中将功能性电刺激技术结合起来进行研究的却比较少，这一领域的研究正处于起步阶段，但其发展和应用不仅可以使患者减少痛苦，而且对于我国的诊断医学、康复医学、运动医学也会产生深远的影响。另外，相关技术中含有肌电信号采集和功能性电刺激，但是一般缺少助力或者简单的助力，并不能做到精准的助力控制。
下面结合图1至图3详细描述根据本发明第一方面实施例的康复训练装置100。
参照图1和图2，根据本发明实施例的康复训练装置100，包括：机器人主体1、机器人手臂2、健侧肌肌电采集电极3以及患侧肌电刺激电极4。
具体而言，机器人手臂2设在机器人主体1上，机器人手臂2与机器人主体1可活动地相连，通过机器人主体1可以对机器人手臂2进行支撑，机器人手臂2可以用于协助训练，这样通过机器人手臂2可以对患者提供一定的助力，从而可以在一定程度上改善康复训练的效果。其中，机器人手臂2运动控制具有启动速度快，控制精确等特点，能非常有效配合功能性电刺激进行腿部训练，以到达康复训练效果。
根据本发明实施例的康复训练装置100还包括健侧肌肌电采集电极3和患侧肌电刺激电极4。其中，健侧肌肌电采集电极3可以用于检测健侧肌肌电信号，患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4可以用于根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号刺激患侧肌。这里，需要说明的是，“健侧肌”指的是人体健康的表面肌肉，“患侧肌”指的是患者存在病状的肌肉。由此，通过健侧肌肌电采集电极3可以对健侧肌肌电信号进行分析和检测，又因患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4用于根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号(即上述的健侧肌肌电信号)刺激患侧肌，使得通过患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3的配合可以对患侧肌进行电刺激，从而有助于患者的康复训练。
另外，根据本发明实施例的康复训练装置100还可以包括控制单元(图中未示出)，所述控制单元可以设置在机器人主体1内，所述控制单元可以与患侧肌电刺激电极4和/或健侧肌肌电采集电极3通信。这样通过所述控制单元可以实现对健侧肌肌电采集电极3和/或患侧肌电刺激电极4的有效控制，从而能够更好地实现对患侧肌的电刺激，进而有利于提高康复训练效果。
根据本发明实施例的康复训练装置100，通过健侧肌肌电采集电极3可以对健侧肌肌电信号进行分析和检测，又因患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4可以根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号刺激患侧肌，使得可以对患侧肌进行电刺激，从而有助于改善患者的康复训练效果。
参照图1和图2，根据本发明的一些具体实施例，机器人手臂2上连接有脚固定器21，脚固定器21可以对患者的脚部进行固定和支撑。又因健侧肌肌电采集电极3可以贴附在腿部的健侧肌上，患侧肌电刺激电极4可以贴附在腿部的患侧肌上。也就是说，健侧肌肌电采集电极3可以贴附在腿部的健侧肌上，而患侧肌电刺激电极4可以贴附在腿部的患侧肌上，由于患侧肌电刺激电极4可以根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号(即上述的健侧肌肌电信号)电刺激患侧肌，由此，通过电刺激患侧肌可以更好地对患者的下肢进行康复训练。
当然，当患者的康复训练强度较小时或者在患者对上肢进行康复训练时，机器人手臂2上也可以不设置脚固定器21。
进一步地，结合图1，机器人手臂2上还连接有小腿支撑22，小腿支撑22相对于脚固定器21可转动地与脚固定器21相连。这样，可以在对患者的脚部进行固定的同时实现对小腿的支撑，从而可以提高患者的舒适度，更有利于提高患者的康复训练效果。
另外，小腿支撑22与脚固定器21相连，使得在机器人手臂2运动时会带动患者的腿部进行运动，这样使得在康复训练过程中，通过机器人手臂2可以对患者提供助力，更有利于康复训练的进行。
参照图2并结合图1，根据本发明的一些具体实施例，在机器人手臂2处于静止状态时，脚固定器21与水平面呈30°到60°的夹角。这样可以提高患者的舒适性体验，从而能够更好地进行康复训练。
其中，脚固定器21与水平面之间所呈的夹角可以为30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°等。脚固定器21与水平面之间所呈的夹角可以根据实际需要适应性设置。
另外，脚固定器21与小腿支撑22之间可以呈预定角度，所述预定角度可以为60°、70°、80°、85°或90°等。所述预定角度可以根据实际需要适应性调整。
结合图1和图2，在本发明的一些具体实施例中，健侧肌肌电采集电极3和患侧肌电刺激电极4中的任一个均包括多个，也就是说，健侧肌肌电采集电极3可以包括多个，患侧肌电刺激电极4也可以包括多个。多个健侧肌肌电采集电极3中的一部分可以贴附在大腿上而另一部分可以贴附在小腿上，对应地，多个患侧肌电刺激电极4中的一部分可以贴附在大腿上而另一部分可以贴附在小腿上。由此，通过在患者的大腿和/或小腿上均设置健侧肌肌电采集电极3和患侧肌电刺激电极4，使得通过患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3的配合可以对大腿和/或小腿上的患侧肌进行电刺激，从而有助于改善患者的康复训练效果。
其中，健侧肌肌电采集电极3和患侧肌电刺激电极4可以是一对一或者多对一或者一对多的关系。
根据本发明的一些具体实施例，机器人手臂2可以包括驱动装置(图中未示出)，所述驱动装置可以用于驱动机器人手臂2进行动作。所述驱动装置可以与健侧肌肌电采集电极3信号传输，用于使所述驱动装置根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号确定运行状态(例如机器人手臂2的运行状态)。这样有利于康复训练过程的有序进行。其中，所述驱动装置可以为电机等。
结合图2，进一步地，机器人手臂2上还可以设有压力传感器23，压力传感器23用于检测机器人手臂2所受的推力，压力传感器23可以与所述驱动装置信号传输。这样通过压力传感器23可以检测机器人手臂2所受的推力，又因压力传感器23可以与所述驱动装置信号传输，所述驱动装置可以与健侧肌肌电采集电极3信号传输，这样可以在实现对机器人手臂2的动作进行控制的同时，实现对患侧肌的电刺激，从而更有利于提高康复训练效果。
例如，压力传感器23可以设置在脚固定器21和/或小腿支撑22上，并且压力传感器23可以设在脚固定器21和/或小腿支撑22上朝向患者的一侧，脚固定器21和/或小腿支撑22上的压力传感器23均可以包括一个或间隔布置的多个。这样通过压力传感器23可以检测机器人手臂2所受的推力，从而更好地进行康复训练。
根据本发明的一些具体实施例，患侧肌电刺激电极4可以包括电刺激信号发生器。所述电刺激信号发生器可以用于控制患侧肌电刺激电极4对患侧肌进行电刺激，也就是说，通过电刺激信号发生器可以产生驱动患侧肌(即患者存在病状的肌肉)运动的功能性电刺激。又因患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4可以根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号刺激患侧肌，由此，有助于提高患者的康复训练效果。
另外，根据本发明实施例的康复训练装置100还可以包括人体支撑件，所述人体支撑件可以用于支撑人体，机器人手臂2位于所述人体支撑件的上方。这里，机器人手臂2可以设在所述人体支撑件的一侧，并使机器人手臂2的至少一部分位于所述人体支撑件的上方，这样有利于提高患者的舒适性体验，从而更好地进行康复训练。
下面结合附图描述根据本发明康复训练装置100的一个具体实施例。
参照图1，在人的大腿和/或小腿均贴附可以采集与检测人体健康的表面肌肉信号的健侧肌肌电采集电极3和刺激患者存在病状的患侧肌的患侧肌电刺激电极4。又因患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4可以根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号刺激患侧肌，这样有助于提高患者的康复训练效果。
另外，结合图2，人体的腿部可以通过固定支撑装置(包括脚固定器21和小腿支撑22)与机器人手臂2固定，其中，机器人手臂2可以包括驱动装置，所述驱动装置可以与健侧肌肌电采集电极3信号传输，用于使所述驱动装置根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号确定运行状态。机器人手臂2上还设有压力传感器23，压力传感器23用于检测机器人手臂2所受的推力，压力传感器23可以与所述驱动装置信号传输。在机器人手臂2运动时，会带动人体的腿部进行运动。这样，通过机器人手臂2可以对患者的腿部施加一定的助力以带动患者的下肢进行康复训练。
根据本发明实施例的康复训练装置100，通过健侧肌肌电采集电极3可以对健侧肌肌电信号进行分析和检测，又因患侧肌电刺激电极4与健侧肌肌电采集电极3信号传输，患侧肌电刺激电极4可以根据健侧肌肌电采集电极3采集的信号刺激患侧肌，使得可以对患侧肌进行电刺激，从而有助于提高患者的康复训练效果。
参照图3并结合图1和图2，根据本发明第二方面实施例的康复训练装置的康复训练方法，包括：步骤1：健侧肌肌电采集电极采集健侧肌的信号；步骤2：分析采集到的健侧肌的信号确定患者是否存在驱动腿部运动的意向；步骤3：如果检测到患者存在驱动腿部运动的意向，则通过患侧肌电刺激电极电刺激与所述健侧肌位置相对应的患侧肌。由此，通过对健侧肌肌电采集电极采集健侧肌的信号进行分析与检测，可以进一步判断患者是否存在驱动腿部运动的意向，如果检测到患者存在驱动腿部运动的意向，则通过患侧肌电刺激电极电刺激与所述健侧肌位置相对应的患侧肌。这样通过电刺激上述患侧肌有利于提高患者的康复训练效果。
进一步地，参照图3，所述步骤3还包括：在通过患侧肌电刺激电极进行电刺激的同时，使所述机器人手臂运动以协助训练。由此，可以在对患侧肌进行电刺激的同时，通过所述机器人手臂对患者提供一定的助力，由于机器人手臂运动控制具有启动速度快，控制精确等特点，能非常有效配合功能性电刺激进行腿部训练，从而能够更好地进行康复训练。
更进一步地，参照图3，所述康复训练装置包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述机器人手臂所受推力，所述步骤3还包括：根据所述压力传感器的检测结果确定机器人手臂协助训练的功率，其中，所述机器人手臂所受推力越大则机器人手臂协助训练的功率越小。进一步地，所述机器人手臂所受推力越小则机器人手臂协助训练的功率越大，这样通过机器人手臂与患者的协调使得康复训练过程可以更好地进行，从而有利于提高患者的康复训练效果。
参照图3，根据本发明实施例的康复训练装置的康复训练方法，首先通过健侧肌肌电采集电极采集人体健康的表面肌肉信号(即健侧肌)；对人体健康的表面肌肉信号进行分析处理，通过信号处理单元进行分析处理后，所述控制单元会判断患者人体是否存在驱动腿部运动的意向；若存在驱动腿部的运动意向，则通过电刺激信号发生器产生驱动肌肉运动的功能性电刺激，并进行信号采集，也就是通过患侧肌电刺激电极对患侧肌进行电刺激。同时，驱动机器人手臂的驱动装置例如电机运动，通过机器人手臂的运动，可以给腿部运动产生助力，由于机器人手臂运动控制具有启动速度快，控制精确等特点，能非常有效配合功能性电刺激进行腿部训练，以到达康复训练效果。
相关技术中，国内外对于生物反馈技术的研究很多，然而，将其与功能性电刺激技术结合起来进行研究的却比较少，这一领域的研究正处于起步阶段，但其发展和应用不仅可以使患者减少痛苦，而且对于我国的诊断医学、康复医学、运动医学也会产生深远的影响。如果将微弱的电信号从人体健侧肌区检测并采集出来，并实时地反馈到患侧肌区，使其产生神经中枢到肌肉又从肌肉反馈到神经中枢的循环，并结合生物反馈训练，使人体最有效地发挥易化作用。
这里，易化作用是由前叶的两侧部位来实现的。刺激猴的小脑前叶两侧部位，可加强伸肌的紧张状态，并减弱层肌的紧张；在人类，这个部位的损伤则引起肌无力或低紧张现象。
本发明提出一种基于肌电信号采集的基础上，实现功能性电刺激和准确的助力康复训练方法。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的康复训练装置的康复训练方法的工作过程。
具体而言，首先通过健侧肌肌电采集电极采集人体健康的表面肌肉信号(即健侧肌)；对人体健康的表面肌肉信号进行分析处理，通过信号处理单元进行分析处理后，所述控制单元会判断患者人体是否存在驱动腿部运动的意向；若存在驱动腿部的运动意向，则通过电刺激信号发生器产生驱动肌肉运动的功能性电刺激，并进行信号采集，也就是通过患侧肌电刺激电极对患侧肌进行电刺激。同时，驱动机器人手臂的驱动装置例如电机运动，通过机器人手臂的运动，可以给腿部运动产生助力，由于机器人手臂运动控制具有启动速度快，控制精确等特点，能非常有效配合功能性电刺激进行腿部训练，以到达康复训练效果。至此完成根据本发明实施例的康复训练装置的康复训练方法的工作过程。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种康复训练装置，其特征在于，包括：
机器人主体；
机器人手臂，所述机器人手臂设在所述机器人主体上，所述机器人手臂用于协助训练；
健侧肌肌电采集电极，所述健侧肌肌电采集电极用于检测健侧肌肌电信号；
患侧肌电刺激电极，所述患侧肌电刺激电极与所述健侧肌肌电采集电极信号传输，所述患侧肌电刺激电极用于根据所述健侧肌肌电采集电极采集的信号刺激患侧肌；
所述机器人手臂上连接有脚固定器，所述健侧肌肌电采集电极用于贴附腿部的健侧肌，所述患侧肌电刺激电极用于贴附腿部的患侧肌；
所述机器人手臂上还连接有小腿支撑，所述小腿支撑相对于所述脚固定器可转动地与所述脚固定器相连；
在机器人手臂处于静止状态时，脚固定器与水平面呈30°到60°的夹角；
所述机器人手臂包括驱动装置，所述驱动装置与所述健侧肌肌电采集电极信号传输，用于使所述驱动装置根据所述健侧肌肌电采集电极采集的信号确定运行状态；
所述机器人手臂上还设有用于检测所述机器人手臂所受推力的压力传感器，所述压力传感器与所述驱动装置信号传输；
所述压力传感器设置在所述脚固定器和/或所述小腿支撑上，并且所述压力传感器设在所述脚固定器和/或所述小腿支撑上朝向患者的一侧。
2.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述健侧肌肌电采集电极和所述患侧肌电刺激电极中的任一个均包括多个，多个所述健侧肌肌电采集电极中的一部分用于贴附在大腿上而另一部分用于贴附在小腿上，多个所述患侧肌电刺激电极中的一部分用于贴附在大腿上而另一部分用于贴附在小腿上。
3.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，还包括电刺激信号发生器，所述电刺激信号发生器控制所述患侧肌电刺激电极对患侧肌进行电刺激。
CN201610992751.5A 2016-11-09 2016-11-09 康复训练装置及康复训练方法 Active CN106422062B (zh)

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