CN113081660A - 一种康复训练机器人及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及康复机器人技术领域，且公开了一种康复训练机器人及控制方法，包括控制模块、驱动模块和数据采集模块。该康复训练机器人及控制方法，通过手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、储存器和数据采集模块对康复训练机器人进行多种方式进行控制，使得该康复训练机器适合不同的患者进行康复训练使用，便于主治医生同时对多个患者进行远程指导及治疗，从而提高治疗效果及节省治疗时间，最后通过数据采集模块对驱动模块及患者实际运动情况进行实时检测并通过导线将数据反馈给处理器，处理器控制驱动模块动作，避免康复训练机器人运动幅度过大而导致患者二次受伤的情况发生，达到简单方便高效复合治疗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及康复机器人技术领域，具体为一种康复训练机器人及控制方法。
背景技术
康复机器人技术是近年来发展起来的一种新的运动神经康复治疗技术，作为医疗机器人的一个重要分支，贯穿了康复医学、生物力学、机械学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点，将机器人技术应用于康复医疗领域，不仅可以将康复医师从繁重的训练任务中解放出来，减轻医疗人员的负担，而且还可以详细客观地记录训练过程中的治疗数据，供康复医师分析和评价康复训练效果。
传统的康复机器人一般为自动控制或手动控制，其控制方式单一，不能根据患者的实际情况进行实时控制，导致康复机器人出现故障时容易造成患者二次受伤的情况发生，故而提出一种康复训练机器人及控制方法来解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种康复训练机器人及控制方法，具备多级控制等优点，解决了传统的康复机器人一般为自动控制或手动控制，其控制方式单一，不能根据患者的实际情况进行实时控制，导致康复机器人出现故障时容易造成患者二次受伤的问题。
(二)技术方案
为实现上述多级控制的目的，本发明提供如下技术方案：一种康复训练机器人，包括控制模块、驱动模块和数据采集模块，所述控制模块包括手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、处理器和储存器，所述驱动模块包括驱动电机和驱动机构，所述数据采集模块包括表面肌电信号采集模块、压力电信号采集模块、电机传感器和限位传感器。
优选的，所述手动驱动指令获取模块用于手动实时控制处理器，所述远程驱动指令获取模块用于远程模拟控制处理器。
优选的，所述处理器用于接收手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、数据采集模块和储存器等发出的指令，同时所述处理器还用于控制驱动电机动作及储存器记录数据。
优选的，所述驱动电机通过驱动机构带动患者关节运动，所述表面肌电信号采集模块用于对患者关节运动的肌肉变化量传化成电信号并反馈给处理器，所述压力电信号采集模块用于对患者关节运动的受力大小传化成电信号并反馈给处理器。
优选的，所述电机传感器用于对驱动电机的运动量进行检测，所述限位传感器用于对驱动机构的运动量进行检测。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种康复训练机器人的控制方法，包括以下步骤：
1)获取患者病情信息，主治医生根据患者病情信息制定相应的康复训练计划；
2)通过数据采集模块上的表面肌电信号采集模块和压力电信号采集模块对患者关节部位的肌肉和驱动机构与患者关节部位的力度进行检测，并通过导线将检测数据反馈给处理器进行显示；
3)①医护人员或患者根据康复训练计划通过手动驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；②主治医生根据康复训练计划通过远程驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；③康复训练机器人根据康复训练计划通过储存器对处理器发送循环驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；④处理器根据数据采集模块所采集的数据对驱动电机实行阻抗控制，从而对驱动机构进行限位及紧急情况停机处理。
优选的，所述手动驱动指令获取模块的优先级高于远程驱动指令获取模块的优先级，所述远程驱动指令获取模块的优先级高于数据采集模块的优先级，所述远程驱动指令获取模块的优先级高于储存器的优先级。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种康复训练机器人及控制方法，具备以下有益效果：
该康复训练机器人及控制方法，通过手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、储存器和数据采集模块对康复训练机器人进行多种方式进行控制，使得该康复训练机器适合不同的患者进行康复训练使用，便于主治医生同时对多个患者进行远程指导及治疗，从而提高治疗效果及节省治疗时间，最后通过数据采集模块对驱动模块及患者实际运动情况进行实时检测并通过导线将数据反馈给处理器，处理器从而控制驱动模块动作，避免康复训练机器人运动幅度过大或康复训练机器人出现故障而导致患者二次受伤的情况发生，达到简单方便高效复合治疗的效果，从而提高了该康复训练机器人的实用性，使得该康复训练机器人便于推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种康复训练机器人的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种康复训练机器人，包括控制模块、驱动模块和数据采集模块，控制模块包括手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、处理器和储存器，驱动模块包括驱动电机和驱动机构，数据采集模块包括表面肌电信号采集模块、压力电信号采集模块、电机传感器和限位传感器。
手动驱动指令获取模块用于手动实时控制处理器，远程驱动指令获取模块用于远程模拟控制处理器。
处理器用于接收手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、数据采集模块和储存器等发出的指令，同时处理器还用于控制驱动电机动作及储存器记录数据。
驱动电机通过驱动机构带动患者关节运动，表面肌电信号采集模块用于对患者关节运动的肌肉变化量传化成电信号并反馈给处理器，压力电信号采集模块用于对患者关节运动的受力大小传化成电信号并反馈给处理器。
电机传感器用于对驱动电机的运动量进行检测，限位传感器用于对驱动机构的运动量进行检测。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种康复训练机器人的控制方法，包括以下步骤：
1)获取患者病情信息，主治医生根据患者病情信息制定相应的康复训练计划；
2)通过数据采集模块上的表面肌电信号采集模块和压力电信号采集模块对患者关节部位的肌肉和驱动机构与患者关节部位的力度进行检测，并通过导线将检测数据反馈给处理器进行显示；
3)①医护人员或患者根据康复训练计划通过手动驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；②主治医生根据康复训练计划通过远程驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；③康复训练机器人根据康复训练计划通过储存器对处理器发送循环驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；④处理器根据数据采集模块所采集的数据对驱动电机实行阻抗控制，从而对驱动机构进行限位及紧急情况停机处理。
手动驱动指令获取模块的优先级高于远程驱动指令获取模块的优先级，远程驱动指令获取模块的优先级高于数据采集模块的优先级，远程驱动指令获取模块的优先级高于储存器的优先级。
本发明的有益效果是：通过手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、储存器和数据采集模块对康复训练机器人进行多种方式进行控制，使得该康复训练机器适合不同的患者进行康复训练使用，便于主治医生同时对多个患者进行远程指导及治疗，从而提高治疗效果及节省治疗时间，最后通过数据采集模块对驱动模块及患者实际运动情况进行实时检测并通过导线将数据反馈给处理器，处理器从而控制驱动模块动作，避免康复训练机器人运动幅度过大或康复训练机器人出现故障而导致患者二次受伤的情况发生，达到简单方便高效复合治疗的效果，从而提高了该康复训练机器人的实用性，使得该康复训练机器人便于推广。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种康复训练机器人，包括控制模块、驱动模块和数据采集模块，其特征在于，所述控制模块包括手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、处理器和储存器，所述驱动模块包括驱动电机和驱动机构，所述数据采集模块包括表面肌电信号采集模块、压力电信号采集模块、电机传感器和限位传感器。
2.根据权利要求1所述的一种康复训练机器人，其特征在于，所述手动驱动指令获取模块用于手动实时控制处理器，所述远程驱动指令获取模块用于远程模拟控制处理器。
3.根据权利要求1所述的一种康复训练机器人，其特征在于，所述处理器用于接收手动驱动指令获取模块、远程驱动指令获取模块、数据采集模块和储存器等发出的指令，同时所述处理器还用于控制驱动电机动作及储存器记录数据。
4.根据权利要求1所述的一种康复训练机器人，其特征在于，所述驱动电机通过驱动机构带动患者关节运动，所述表面肌电信号采集模块用于对患者关节运动的肌肉变化量传化成电信号并反馈给处理器，所述压力电信号采集模块用于对患者关节运动的受力大小传化成电信号并反馈给处理器。
5.根据权利要求1所述的一种康复训练机器人，其特征在于，所述电机传感器用于对驱动电机的运动量进行检测，所述限位传感器用于对驱动机构的运动量进行检测。
6.一种康复训练机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取患者病情信息，主治医生根据患者病情信息制定相应的康复训练计划；
2)通过数据采集模块上的表面肌电信号采集模块和压力电信号采集模块对患者关节部位的肌肉和驱动机构与患者关节部位的力度进行检测，并通过导线将检测数据反馈给处理器进行显示；
3)①医护人员或患者根据康复训练计划通过手动驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；②主治医生根据康复训练计划通过远程驱动指令获取模块对处理器发送驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；③康复训练机器人根据康复训练计划通过储存器对处理器发送循环驱动指令，处理器对驱动电机发送驱动脉冲并控制驱动机构带动患者关节部位运动；④处理器根据数据采集模块所采集的数据对驱动电机实行阻抗控制，从而对驱动机构进行限位及紧急情况停机处理。
7.根据权利要求6所述的一种康复训练机器人，其特征在于，所述数据采集模块的优先级高于手动驱动指令获取模块的优先级，所述手动驱动指令获取模块的优先级高于远程驱动指令获取模块的优先级，所述远程驱动指令获取模块的优先级高于储存器的优先级。
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