CN109999427A - 一种基于移动平台的上肢康复训练机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，包括可调节高度的座椅；上位机控制系统，根据用户设定的训练方式及训练参数产生相应的运动轨迹数据；位于座椅旁的训练桌机构，接收运动轨迹数据后，训练桌机构的桌面显示相应的运动轨迹；移动平台。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述的上肢康复训练机器人的上肢康复训练方法。本发明可给予患侧大量针对性的练习活动，可以有效地实现患侧功能重组。本发明可通过主动训练和被动训练使感受器接受传入性冲动促进大脑皮质功能的可塑性发展，使丧失的功能重新恢复。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，属于康复机器人技术领域。
背景技术
在康复医学领域，对于周围神经严重损伤患者，其术后的上肢康复治疗一般由理疗师与患者通过一对一的直接长时间肢体接触来进行。康复治疗时，由理疗师协助患者进行肢体运动，附加语言交流、药物治疗等，训练患者进行大量反复的重复性运动，逐渐刺激受损脑部神经，修复脑神经。这种重复性一对一训练的效率低、成本高、不宜在家操作。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够帮助患者进行上肢康复治疗的上肢双臂康复机器人。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，包括
可调节高度的座椅；
上位机控制系统，根据用户设定的训练方式及训练参数产生相应的运动轨迹数据；
位于座椅旁的训练桌机构，接收运动轨迹数据后，训练桌机构的桌面显示相应的运动轨迹；
移动平台，放置在训练桌机构上，坐在座椅上的患者的患侧绑定在移动平台上；患者通过主动意识带动移动平台沿训练桌机构显示的运动轨迹移动，在移动过程中，移动平台实时对行进路线进行检测，若行进路线偏离运动轨迹，则移动平台主动对行进路线进行纠正，完成主动训练；或者移动平台接收到运动轨迹数据后主动带动患者的患侧沿运动轨迹移动，完成被动训练。
优选地，所述训练桌机构包括桌板及设于桌板底部的桌架，桌架底部设有万向轮，在桌板内设有用于显示所述运动轨迹的显示器，桌架顶面设有透明板件，显示器完全位于透明板件的下方。
优选地，所述桌板上设有用于控制所述移动平台停止工作的急停开关及用于启动所述移动平台的启动按钮。
优选地，所述移动平台包括平台框架，平台框架的底部两侧分别设有四个麦克纳姆轮，四个麦克纳姆轮分别由四台电机独立驱动，四台电机设于平台框架内，平台框架的顶面设有用于支撑患者上肢的上肢支撑架及握手杆，患者的手部握住握手杆，握手杆与平台框架之间设有压力传感器，平台框架的底面设有用于检测所述移动平台的行进路线是否偏离所述运动轨迹的检测传感器。
本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述的上肢康复训练机器人的上肢康复训练方法，其特征在于，包括主动训练和被动训练，其中，主动训练包括以下步骤：
步骤101、在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在所述移动平台的所述上肢支撑架上；
步骤102、制定训练方案
通过上位机控制系统选择训练方式为主动训练方式，并且选择训练参数，由上位机控制系统生成相应的运动轨迹数据后发送给训练桌机构的显示器，显示器根据接收到的数据显示相应的运动轨迹；
步骤103、根据显示器所显示的运动轨迹，患者通过主动意识带动所述移动平台按照该运动轨迹进移动，在移动过程中，移动平台实时对行进路线进行检测，若行进路线偏离运动轨迹，则移动平台主动对行进路线进行纠正；
步骤104、根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划；
被动训练包括以下步骤：
步骤201、在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在所述移动平台的所述上肢支撑架上；
步骤202、制定训练方案
通过上位机控制系统选择训练方式为主动训练方式，并且选择训练参数，由上位机控制系统生成相应的运动轨迹数据后发送给训练桌机构的显示器及移动平台，显示器根据接收到的数据显示相应的运动轨迹；
步骤203、所述移动平台根据接收到的数据按照运动轨迹主动带动患者的手臂移动；
步骤204、根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划。
本发明可给予患侧大量针对性的练习活动，可以有效地实现患侧功能重组。本发明可通过主动训练和被动训练使感受器接受传入性冲动促进大脑皮质功能的可塑性发展，使丧失的功能重新恢复。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人的整体结构示意图；
图2为本发明提供的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人训练桌机构示意图；
图3为本发明提供的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人移动平台轴视图；
图4为本发明提供的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人移动平台仰视图；
图5为本发明移动平台仰视图的A-A剖视图。
图中：1-训练桌机构、2-移动平台、3-座椅、11-桌架、12-桌板、13-玻璃板、14-显示器、15-万向轮、16-急停开关、17-启动按钮、21-平台框架、22-上肢支撑架、23-握手杆、24-压力传感器、25-电机、26-麦克纳姆轮、27-轮系挡板、28-检测传感器、29-普通平键。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
由图1所示，患者可根据自身的高度调节座椅3的高度，然后将患者患侧与移动平台2上的手握杆23进行绑定，患侧上肢放置在移动平台2的上肢支撑架22上，防止悬臂产生负面作用，最后移动平台2带动患侧在训练桌机构1上按照训练计划进行康复训练。
由图2所示，训练桌机构1包括桌架11，桌架11固定在桌板12的下方，四个万向轮15安装在桌架11下方，方便训练桌机构1移动。显示器14嵌在桌板2里，用于显示移动平台2的运动路线以及相应的游戏和数据。玻璃板13通过固体胶安装在桌板2上，以保护显示器14不被运动中的移动平台2所破坏。两个急停开关16安装在桌板2的左右两侧，当康复训练过程遇到特殊情况可以及时按下急停开关16，启动按钮17安装在桌板2的右侧位置处。
由图3至图5所示，移动平台2包括平台框架21，四个电机25分别安装在平台框架21底层位置，用于驱动移动平台2运动。四个麦克纳姆轮26分别通过普通平键29安装在四个电机25的输出轴上，因此移动平台2可以实现任意方向运动。轮系挡板27通过螺钉安装在电机25输出轴前端，防止麦克纳姆轮26产生轴向窜动。压力传感器24安装在平台框架21上前端位置处，检测患侧对移动平台2的力信号。握手杆23安装在压力传感器24上面，用于绑定患者患侧手。上肢支撑架24固定在平台框架21上后端位置处，用于支撑上肢防止悬臂。检测传感器28固定在平台框架21下端位置处，用于检测移动平台2在运动过程中是否有偏离轨迹的情况发生。
当进行主动训练时，在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在移动平台2的所述上肢支撑架24上。随后进入上位机控制系统来制定训练方案，制定训练方案时，先选择主动训练方式，再选择训练参数(例如训练难度、训练时间、轨迹类型或游戏类型等)，确认无误后保存。上位机控制系统会根据上述设定来生成运动轨迹数据，显示器14根据接收到的数据显示相应的运动轨迹。患者通过主动意识带动移动平台2按照显示器14显示的运动轨迹进行运动。在移动过程中，如果移动平台2偏离运动轨迹路线，检测传感器28检测到数据，发送给移动平台2来纠正运动轨迹。根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划。
当进行被动训练时，在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在移动平台2的上肢支撑架24上。随后进入上位机控制系统来制定训练方案，制定训练方案时，先选择被动训练方式，再选择训练参数(例如训练难度、训练时间、轨迹类型或游戏类型等)，确认无误后保存。上位机控制系统会根据上述设定来生成运动轨迹数据，并将该数据发送给移动平台2，移动平台2根据接收到的数据按照特定的运动轨迹主动带动患者的手臂进行运动。根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划。
Claims (5)
1.一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，包括
可调节高度的座椅；
上位机控制系统，根据用户设定的训练方式及训练参数产生相应的运动轨迹数据；
位于座椅旁的训练桌机构，接收运动轨迹数据后，训练桌机构的桌面显示相应的运动轨迹；
移动平台，放置在训练桌机构上，坐在座椅上的患者的患侧绑定在移动平台上；患者通过主动意识带动移动平台沿训练桌机构显示的运动轨迹移动，在移动过程中，移动平台实时对行进路线进行检测，若行进路线偏离运动轨迹，则移动平台主动对行进路线进行纠正，完成主动训练；或者移动平台接收到运动轨迹数据后主动带动患者的患侧沿运动轨迹移动，完成被动训练。
2.如权利要求1所述的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，所述训练桌机构包括桌板及设于桌板底部的桌架，桌架底部设有万向轮，在桌板内设有用于显示所述运动轨迹的显示器，桌架顶面设有透明板件，显示器完全位于透明板件的下方。
3.如权利要求2所述的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，所述桌板上设有用于控制所述移动平台停止工作的急停开关及用于启动所述移动平台的启动按钮。
4.如权利要求1所述的一种基于移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，所述移动平台包括平台框架，平台框架的底部两侧分别设有四个麦克纳姆轮，四个麦克纳姆轮分别由四台电机独立驱动，四台电机设于平台框架内，平台框架的顶面设有用于支撑患者上肢的上肢支撑架及握手杆，患者的手部握住握手杆，握手杆与平台框架之间设有压力传感器，平台框架的底面设有用于检测所述移动平台的行进路线是否偏离所述运动轨迹的检测传感器。
5.一种基于权利要求1所述的上肢康复训练机器人的上肢康复训练方法，其特征在于，包括主动训练和被动训练，其中，主动训练包括以下步骤：
步骤101、在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在所述移动平台的所述上肢支撑架上；
步骤102、制定训练方案
通过上位机控制系统选择训练方式为主动训练方式，并且选择训练参数，由上位机控制系统生成相应的运动轨迹数据后发送给训练桌机构的显示器，显示器根据接收到的数据显示相应的运动轨迹；
步骤103、根据显示器所显示的运动轨迹，患者通过主动意识带动所述移动平台按照该运动轨迹进移动，在移动过程中，移动平台实时对行进路线进行检测，若行进路线偏离运动轨迹，则移动平台主动对行进路线进行纠正；
步骤104、根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划；
被动训练包括以下步骤：
步骤201、在医护人员陪同下，将患者需要康复的上肢固定在所述移动平台的所述上肢支撑架上；
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步骤203、所述移动平台根据接收到的数据按照运动轨迹主动带动患者的手臂移动；
步骤204、根据康复训练的情况进行评估，判断患者康复的康复情况，医生根据患者康复情况制定下阶段的康复计划。
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