[发明专利]一种沉浸式上肢康复训练系统

权利要求书

1.一种沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，包括：双臂康复机器人(4)、底座(5)、位置跟踪器、VR头盔(7)、数据力反馈手套(8)、上位机控制中心(10)和被动式柔顺末端执行器(3)，

所述的双臂康复机器人(4)安装于底座(5)上，通过两被动式柔顺末端执行器(3)带动患者手臂进行运动；

视觉传感器(2)通过视觉传感器高度角度调节器(1)安装于底座(5)上，用于记录患者上肢的运动，提取患者上肢空间位置信息，并反馈控制双臂康复机器人(4)的运动；

所述位置跟踪器安装于患者手臂上，用于实时采集患者手臂位置姿态信息，并将所采集的手臂位置姿态信息传入上位机控制中心(10)作为双臂康复机器人(4)的控制系统的反馈；

所述的VR头盔(7)佩戴于患者头部，用于通过VR带给患者沉浸式训练体验；

所述数据力反馈手套(8)佩戴于患者手部，用于加强沉浸式体验，提高患者在虚拟环境中的真实感，并为双臂康复机器人(4)的控制提供力反馈参数；

所述的被动式柔顺末端执行器(3)安装于所述双臂康复机器人(4)末端并分别佩戴于患者前臂和上臂，通过充气式接触的手臂轴向畸位调整装置、动态弹性调整装置防止患者受到二次伤害和康复个性化；

所述上位机控制中心(10)用于存储患者信息、根据所述手臂位置姿态信息对患者上肢活动范围、肌力等级和上肢协调性给出量化指标，以及控制患者虚拟环境下训练画面的显示；所述患者信息包括患者的年龄、性别、肌力等级、治疗时间、肩关节活动范围、肘关节活动范围和手腕活动范围；所述上位机控制中心(10)根据所述手臂位置姿态信息按照FM量表对患者上肢活动范围、肌力等级和上肢协调性给出量化指标。

2.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，所述的位置跟踪器包括前臂位置跟踪器(6-1)和上臂位置跟踪器(6-2)，所述的前臂位置跟踪器(6-1)、上臂位置跟踪器(6-2)分别安装于患者的前臂和上臂上，用于实时采集患者前臂和上臂的位置姿态信息，并将所采集的手臂位置姿态信息传入上位机控制中心(10)作为双臂康复机器人(4)的控制系统的反馈。

3.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，所述的双臂康复机器人(4)通过所述的被动式柔顺末端执行器(3)分别带动患者的上臂和前臂进行被动康复、主动康复及主被动康复。

4.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，所述的VR头盔(7)具体用于使患者置身于虚拟现实环境中完成游戏和训练任务，实现康复过程的趣味化。

5.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于：所述数据力反馈手套(8)还用于在设置后，在游戏及任务中通过震动刺激患者手部，给予患者训练触觉反馈。

6.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，所述的动态弹性调整装置包括安装板(11)、动态调整外壳(12)、端盖(13)，弹簧(20)、弹簧下挡块(21)、直线轴承(22)和伸缩柱，所述安装板(11)、动态调整外壳(12)、端盖(13)通过螺钉由上至下依次连接，所述弹簧(20)设置在所述动态调整外壳(12)内，所述弹簧(20)的上端与安装板(11)相连接，下端通过弹簧下挡块(21)间隙配合地穿过端盖(13)并延伸至所述动态调整外壳(12)内孔的伸缩柱一端固定连接，所述伸缩柱的另一端设置有连接法兰，所述直线轴承(22)固定在所述动态调整外壳(12)的内孔中且与所述伸缩柱滑动配合。

7.根据权利要求1所述的沉浸式上肢康复训练系统，其特征在于，所述的充气式接触的手臂轴向畸位调整装置包括：末端外圈、末端内圈和充气式手臂接触环(15)，所述末端内圈同轴地转动设置在所述末端外圈的内孔中；所述的充气式手臂接触环(15)固定设置在所述末端内圈的内孔中且随末端内圈同步转动。