[发明专利]一种基于全向移动平台的上肢康复训练机器人

说明书

本发明公开一种基于全向移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，包括训练座椅及训练桌机构，患者坐在训练座椅上后，患者的上肢在训练桌机构上进行腕关节康复训练、上肢大关节康复训练和上肢各关节复合康复训练，其中，训练桌机构进一步包括力感知机构、六自由度平台、全向移动机构及训练桌。本发明相对于现有技术取得了以下效果：本发明可提供给患侧空间各个方向上的运动，识别患者运动意图，并能针对上肢各个关节实施康复训练。本发明可操作度强，可依据患者不同康复阶段制定相应任务，依托本发明进行康复训练。

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，具体涉及一种基于全向移动平台的上肢康复训练机器人。

背景技术

在康复医学领域，以“脑可塑性”为基础的康复锻炼，是早已被临床医学实践应用所证明的有效的治疗方法。

目前传统的上肢医疗康复训练主要以康复医师的手动操作为主，此类方法对于患者和医师均是一种费时费力的操作，效率较低。我国上肢功能障碍患者众多，很多患者不能得到及时的康复治疗。因此，将机器人技术引入到康复治疗领域是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是：利用机器人对患者上肢进行针对性的运动训练，逐步恢复患者的上肢运动能力，使丧失的功能重新恢复。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于全向移动平台的上肢康复训练机器人，其特征在于，包括训练座椅及训练桌机构，患者坐在训练座椅上后，患者的上肢在训练桌机构上进行腕关节康复训练、上肢大关节康复训练和上肢各关节复合康复训练，其中，训练桌机构进一步包括力感知机构、六自由度平台、全向移动机构及训练桌：

患者的上肢固定在力感知机构上，进行腕关节康复训练时，由力感知机构检测患者的上肢施加在力感知机构上的X轴方向上的力值F_x及转矩T_x、Y轴方向上的力值F_y及转矩T_y、Z轴方向上的力值F_z及转矩T_z，从而感知患者腕关节的运动意图；进行上肢大关节康复训练时，除通过力感知机构感知患者腕关节的运动意图外，通过X轴方向上的力值F_x及Y轴方向上的力值F_y计算得到平面上的合力F的大小和方向结合Z轴方向上的转矩T_z，从而感知患者肩、肘关节的运动意图；进行上肢各关节复合康复训练时，由力感知机构检测患者的上肢施加在力感知机构上的X轴方向上的力值F_x及转矩T_x、Y轴方向上的力值F_y及转矩T_y以及Z轴方向上的力值F_z及转矩T_z，通过X轴方向上的力值F_x、Y轴方向上的力值F_y及Z轴方向上的力值F_z计算得到空间上的合力F的大小和方向结合X轴、Y轴和Z轴方向上的合转矩T，从而感知患者上肢各关节复合的运动意图；

进行腕关节康复训练时，全向移动机构位置固定，通过力感知机构感知到的患者腕关节的运动意图控制六自由度平台动作，实现患者的腕关节运动意图；进行上肢各关节复合康复训练时，通过力感知机构感知到的患者腕关节的运动意图控制六自由度平台动作，实现患者的腕关节运动意图的同时，通过力感知机构感知到的患者肩、肘关节的运动意图控制全向移动机构在训练桌上移动、旋转，实现患者的肩、肘关节运动意图；进行上肢大关节康复训练时，六自由度平台位置固定，通过力感知机构感知到的患者上肢大关节的运动意图控制全向移动机构在训练桌上移动、旋转，实现患者的上肢大关节运动意图。

优选地，还包括运动轨迹检测单元，进行所述上肢大关节康复训练和所述上肢各关节复合康复训练时，在训练桌的桌面上显示预设的运动轨迹，患者以控制全向移动机构沿运动轨迹运动为目标向力感知机构施力，力感知机构检测患者的运动意图后控制全向移动机构在桌面上移动，移动过程中由运动轨迹检测单元检测全向移动机构是否沿桌面上显示的运动轨迹运动，若不是，则主动控制全向移动机构沿桌面上显示的运动轨迹运动。