CN203829261U - 一种上肢康复机器人数据采集处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种上肢康复机器人数据采集处理系统，其特征在于：其构成如下：采集器（1）、接口单元（2）、控制器（3）；采集器（1）通过接口单元（2）连接着控制器（3）；其中：控制器（3）具体为计算机控制装置；采集器（1）具体是下述几者的组合：其一，用于对患者四肢的位置及力矩进行检测的各关节电机自带的光电码盘及集成的四路力矩传感器；其二，用于对患者患肢的肌力及肌张力进行检测的表面肌电传感器。本实用新型可以很好地满足上肢康复机器人在数据采集和信息处理方面的要求，其宏观体系结构合理，技术效果优良，且具有较为巨大的经济价值和社会价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及上肢康复机器人数据采集处理系统结构设计和应用技术领域，特别提供了一种上肢康复机器人数据采集处理系统。
背景技术
现有技术中，机器人的信息检测子系统通常是由数据采集设备、数据处理等几个部分组成，主要完成对信号的采集、处理、分析、反馈等功能。但是，机器人大多应用于工业领域。作为民用机器人的典型代表，辅助进行人体康复训练的康复机器人也要求数据采集处理系统支持，以便更好地发挥其技术性能和技术效果。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的上肢康复机器人数据采集处理系统。
实用新型内容
本实用新型的目是提供一种技术效果优良的上肢康复机器人数据采集处理系统。
一种上肢康复机器人数据采集处理系统，其特征在于：其构成如下：采集器1、接口单元2、控制器3；采集器1通过接口单元2连接着控制器3；其中：控制器3具体为计算机控制装置；采集器1具体是下述几者的组合：其一，用于对患者四肢的位置及力矩进行检测的各关节电机自带的光电码盘及集成的四路力矩传感器；其二，用于对患者患肢的肌力及肌张力进行检测的表面肌电传感器。
用以连接采集器1和控制器3的接口单元2具体是USB接口或者串行接口。
对于上肢康复训练系统来说，它不同于普通机器人系统，其控制目标不仅要考虑机械臂末端的位置轨迹，更重要的是要考虑康复机器人与患者之间的相互作用，这对激励患者的主动康复意识，恢复患肢的运动功能有着决定性的作用。因此，上肢康复机器人在肩部两关节，肘部关节以及腕部屈/伸关节中安装了力矩传感器，对关节力矩信号进行实时采集。所述上肢康复机器人数据采集处理系统中力矩传感器性能特满足下述要求：
（1）力矩传感器可通过USB与PC机连接，实时采集力矩信号；
（2）力矩传感器的力矩值和AD值可进行实时切换；
（3）四路传感器可实现单精度与多精度的力矩值采集；
（4）力矩传感器具有软件滤波和硬件滤波两种方式，须在工程师指导下进行；
（5）可设置传感器采样频率，默认频率为800Hz；
（6）传感器显示实时的力矩值和力曲线以及电压值和电压曲线；
（7）采集的数据可以在控制器3的支持下记录并保存在excel文档内。
所述上肢康复机器人数据采集处理系统中，采用由南京伟思代理、加拿大Thought Technology公司生产的表面肌电传感器：其通过表面肌电传感器从人体骨骼肌表面记录神经肌肉活动时发放的生物电信号，可反映患者神经肌肉的活动状态和功能状态。
该表面肌电传感器采用智能传感器技术，内置IC芯片能对信号进行前置运算，消除噪声和伪迹，为表面肌电信号提供最高可达10000倍的增益调节。传感器的主要指标为：输入阻抗10GΩ；输入范围0–2000μVRMS；灵敏度<0.1μVRMS；共模抑制比>100dB；准确度±0.3μVRMS。
表面肌电传感器与力矩传感器的输出电压可根据上位计算机设定的采样频率由采集器1转换为数字信号，经USB接口送入控制器3的内存供进一步分析处理，实现串行接口或USB接口与作为控制器3的PC机之间的通讯。上肢康复训练系统则在综合机械臂的位姿，患者的肌力、肌张力等数据的基础上，判断患者的康复状况，从而制定下一步的康复训练计划。
本实用新型可以很好地满足上肢康复机器人在数据采集和信息处理方面的要求，其宏观体系结构合理，技术效果优良，且具有较为巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
图1为上肢康复机器人数据采集处理系统构成原理示意图；
图2为表面肌电信号处理过程示意简图。
具体实施方式
实施例1
一种上肢康复机器人数据采集处理系统，其构成如下：采集器1、接口单元2、控制器3；采集器1通过接口单元2连接着控制器3；其中：控制器3具体为计算机控制装置；采集器1具体是下述几者的组合：其一，用于对患者四肢的位置及力矩进行检测的各关节电机自带的光电码盘及集成的四路力矩传感器；其二，用于对患者患肢的肌力及肌张力进行检测的表面肌电传感器。
用以连接采集器1和控制器3的接口单元2具体是USB接口或者串行接口。
对于上肢康复训练系统来说，它不同于普通机器人系统，其控制目标不仅要考虑机械臂末端的位置轨迹，更重要的是要考虑康复机器人与患者之间的相互作用，这对激励患者的主动康复意识，恢复患肢的运动功能有着决定性的作用。因此，上肢康复机器人在肩部两关节，肘部关节以及腕部屈/伸关节中安装了力矩传感器，对关节力矩信号进行实时采集。所述上肢康复机器人数据采集处理系统中力矩传感器性能特满足下述要求：
（1）力矩传感器可通过USB与PC机连接，实时采集力矩信号；
（2）力矩传感器的力矩值和AD值可进行实时切换；
（3）四路传感器可实现单精度与多精度的力矩值采集；
（4）力矩传感器具有软件滤波和硬件滤波两种方式，须在工程师指导下进行；
（5）可设置传感器采样频率，默认频率为800Hz；
（6）传感器显示实时的力矩值和力曲线以及电压值和电压曲线；
（7）采集的数据可以在控制器3的支持下记录并保存在excel文档内。
所述上肢康复机器人数据采集处理系统中，采用由南京伟思代理、加拿大Thought Technology公司生产的表面肌电传感器：其通过表面肌电传感器从人体骨骼肌表面记录神经肌肉活动时发放的生物电信号，可反映患者神经肌肉的活动状态和功能状态。
该表面肌电传感器采用智能传感器技术，内置IC芯片能对信号进行前置运算，消除噪声和伪迹，为表面肌电信号提供最高可达10000倍的增益调节。传感器的主要指标为：输入阻抗10GΩ；输入范围0–2000μVRMS；灵敏度<0.1μVRMS；共模抑制比>100dB；准确度±0.3μVRMS。
表面肌电传感器与力矩传感器的输出电压可根据上位计算机设定的采样频率由采集器1转换为数字信号，经USB接口送入控制器3的内存供进一步分析处理，实现串行接口或USB接口与作为控制器3的PC机之间的通讯。上肢康复训练系统则在综合机械臂的位姿，患者的肌力、肌张力等数据的基础上，判断患者的康复状况，从而制定下一步的康复训练计划。
本实施例可以很好地满足上肢康复机器人在数据采集和信息处理方面的要求，其宏观体系结构合理，技术效果优良，且具有较为巨大的经济价值和社会价值。
在整个信息检测子系统中，信号数据的处理是最重要的一步。由于力矩传感器与位置传感器都集成在系统之中，所采集数据可通过计算机直接读取出来，因此，信息检测子系统数据处理的重点则是表面肌电信号的数据处理。
表面肌电信号是从人体表面通过体表电极记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号，这种信号与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性，因而能在一定程度上反映神经肌肉的活动。通过表面肌电数据不仅在静止状态能够分析肌肉活动，而且可在各种运动过程中持续观察肌肉活动的变化。表面肌电信号的检测与分析不仅是一种对运动功能有意义的诊断评价方法，也是一种较好的生物反馈治疗技术，因而，在康复领域神经肌肉疾病诊断、肌肉功能评价等高等方面均有重要的实用价值。但由于表面肌电信号是从人体表面通过体表电极记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号（微伏级），因此外界的干扰对其信号采集的准确性影响较大，可以说对表面肌电信号的数据处理是最困难也是最重要的一环。信息检测子系统中表面肌电信号处理过程，如图2所示。
上肢康复训练系统对患者进行表面肌电信号采集及处理过程为：患者患肢的肌电信号从肌肉表面通过电极引导、记录下来患者神经肌肉系统活动时的生物电信号，患者肌肉运动中产生的生物电通过两个测量电极（相对于参考电极）产生电位差，差分放大器检测到该信号后，经过放大、记录后转化为数字信号，经过通讯系统传输给计算机，计算机中的分析软件通过图2所示的处理过程对所获得的数据进行分析处理，得到分析结果生成分析报告，对系统发出控制指令，从而完成测试评估、方案制定等康复训练任务。
Claims (2)
1.一种上肢康复机器人数据采集处理系统，其特征在于：其构成如下：采集器（1）、接口单元（2）、控制器（3）；采集器（1）通过接口单元（2）连接着控制器（3）；其中：控制器（3）具体为计算机控制装置；采集器（1）具体是下述几者的组合：其一，用于对患者四肢的位置及力矩进行检测的各关节电机自带的光电码盘及集成的四路力矩传感器；其二，用于对患者患肢的肌力及肌张力进行检测的表面肌电传感器。
2.按照权利要求1所述上肢康复机器人数据采集处理系统，其特征在于：用以连接采集器（1）和控制器（3）的接口单元（2）具体是USB接口或者串行接口。
Priority Applications (1)
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| CN201420192735.4U CN203829261U (zh) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | 一种上肢康复机器人数据采集处理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104983549A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-21 | 张士勇 | 一种智能型上肢康复训练器 |
| CN111317660A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-06-23 | 中科彭州智慧产业创新中心有限公司 | 一种肌电检测电针设备及肌电检测方法 |
| CN111558202A (zh) * | 2019-02-14 | 2020-08-21 | 上银科技股份有限公司 | 上肢训练系统及控制方法 |
| US11123608B2 (en) | 2019-03-05 | 2021-09-21 | Hiwin Technologies Corp. | Upper limb training system and control method thereof |
| WO2023236667A1 (zh) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 法罗适(上海)医疗技术有限公司 | 基于表面肌电值的康复水平量化方法、康复系统 |
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2014
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|---|---|---|---|---|
| CN104983549A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-21 | 张士勇 | 一种智能型上肢康复训练器 |
| CN111558202A (zh) * | 2019-02-14 | 2020-08-21 | 上银科技股份有限公司 | 上肢训练系统及控制方法 |
| CN111558202B (zh) * | 2019-02-14 | 2021-06-29 | 上银科技股份有限公司 | 上肢训练系统及控制方法 |
| US11123608B2 (en) | 2019-03-05 | 2021-09-21 | Hiwin Technologies Corp. | Upper limb training system and control method thereof |
| CN111317660A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-06-23 | 中科彭州智慧产业创新中心有限公司 | 一种肌电检测电针设备及肌电检测方法 |
| WO2023236667A1 (zh) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 法罗适(上海)医疗技术有限公司 | 基于表面肌电值的康复水平量化方法、康复系统 |
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