[发明专利]一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法

说明书

本发明公开了一种上肢康复训练机器人，包括训练桌，训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，末端执行器用于夹持患者的上肢，末端执行器连接有协作机械臂，协作机械臂能够带动末端执行器运动和/或上肢通过末端执行器能够拖动协作机械臂运动。本发明还公开了一种利用上述机器人进行的上肢康复训练方法，可选择进行主动训练或被动训练，当进行主动训练时，协作机械臂处于柔顺状态，显示器将患者上肢在显示器的游戏界面中显示出来，患者具有部分肌力的上肢通过末端执行器拖动协作机械臂在游戏界面中运动，完成游戏的同时进行主动训练；当进行被动训练时，协作机械臂通过末端执行器带动患者的上肢按照设定的轨迹运动，以促进脑功能和神经重塑。

技术领域

本发明涉及康复训练机器人技术领域，特别是涉及一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法。

背景技术

我国正迅速步入老龄化社会，人口老龄化大幅加了康复需求。传统的上肢康复治疗方式以理疗师的徒手治疗为主，存在理疗师劳动强度大、难以保证训练的持续性及康复治疗稳定性、可控性以及难以获取和分析训练数据等问题。将上肢康复训练与机器人结合已然成为新的趋势。针对上述问题，国内有研究者从外骨骼角度提出了改进和创新，如哈尔滨工业大学的公开号为CN105597280A，公开日为2016年5月25日的中国发明专利公开了一种主被动混合上肢康复训练外骨骼，该专利公开的上肢康复训练设备通过同步带轮和电机实现康复训练，但其训练模式较单一，且不同人手臂并不相同，其可调节范围也比较有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种上肢康复训练机器人及上肢康复训练方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过多样化的康复训练，促进患者脑功能和神经重塑，最后使患者重获部分日常生活自理能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种上肢康复训练机器人，包括训练桌，所述训练桌上设有显示器和至少一个末端执行器，所述末端执行器用于夹持患者的患侧上肢，所述末端执行器连接有协作机械臂，所述协作机械臂能够带动所述末端执行器运动和/或所述患侧上肢通过所述末端执行器能够拖动所述协作机械臂运动。

进一步地，所述训练桌上还设有marker点装置，所述marker点装置用于佩戴在患者的健侧上肢上，所述训练桌的上侧设有动作捕捉装置，所述动作捕捉装置用于采集佩戴有所述marker点装置的健侧上肢的运动。

进一步地，所述动作捕捉装置包括三目相机、相机固定架和相机支架，所述三目相机通过所述相机固定架与所述相机支架的顶端连接，所述相机支架的底端固定设置在控制柜机构上，所述控制柜机构位于所述训练桌的前侧。

进一步地，所述协作机械臂的一端与所述末端执行器固定连接，所述协作机械臂的另一端与所述控制柜机构固定连接。

进一步地，所述控制柜机构包括控制柜框架、控制柜外壳、机械臂控制箱和计算机系统，所述控制柜外壳通过螺钉固定在所述控制柜框架上，所述控制柜框架的四角处设有万向轮，所述机械臂控制箱和所述计算机系统均设置在所述控制柜外壳内侧，所述计算机系统能够接收所述动作捕捉装置的信号并通过所述机械臂控制箱控制所述协作机械臂的运动，并将患者健侧上肢和患侧上肢的运动通过所述显示器显示出来。

进一步地，所述显示器通过旋转机构与所述训练桌连接，所述显示器的背面设有镜子，所述镜子与所述显示器通过显示器框架固定连接；所述末端执行器包括护手和摄像头，所述护手上设有用于与所述协作机械臂末端的法兰连接的固定孔；所述摄像头固定在所述护手的前端，所述摄像头用于拍摄所述镜子中的患者的上肢运动。

进一步地，所述训练桌包括桌架、开关按钮和外壳，所述开关按钮在所述桌架两侧边角处各设置一个，所述外壳通过螺钉与所述桌架固定连接；所述桌架的四角处设有万向轮。

进一步地，还包括训练座椅，所述训练座椅位于所述训练桌的后侧。