[发明专利]结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复装置及方法

说明书

本发明提出结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复装置及方法，包括以下步骤；步骤S1、使用者手部佩戴外骨骼设备运动以对外骨骼设备施力，步骤S2、控制模块采集施力数据；再以采集的使用者施力数据为手部当前体征数据，结合手部健康状态下的施力数据，形成适用于使用者当前手部状态的康复运动方案；步骤S3、当使用者的手部佩戴外骨骼设备并进行运动，或是外骨骼设备主动驱动使用者手部进行康复运动时，外骨骼设备按康复运动方案、压力监测数据调整外骨骼设备的工况，以使手部所受压力处于可承受范围内；本发明能根据患者实际手部运动能力智能判断、自适应控制给手部各手指的驱动力，使用方便，大大提高了佩戴者手部康复的效率和安全性。

技术领域

本发明涉及运动辅助及康复器械技术领域，尤其是结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复装置及方法。

背景技术

手是人类最复杂的运动器官，具有结构精巧、动作灵活的特点，能够完成日常生活中的抓、捏、握等重要动作。我国每年新发脑卒中人口达到240万，致残率高达75%。该病导致的运动功能障碍给病人及其家庭乃至社会造成了极大的负担。如果手部运动功能障碍持续发展，就可能陷入手部运动机能不断下降的恶性循环，最终导致手部瘫痪。但是和数量庞大的运动障碍患者相比，我国的康复医师是短缺的，这使得方便携带、使用便利的手部康复手套成为近年来的研究热点。

手部运动功能障碍恢复需要一定程度的主动锻炼和被动锻炼，但大多数患者的手部并不是完全失能，而是还留有一部分的运动能力。现有的手部康复装置大多没有考虑这部分运动能力，没有考虑佩戴者手部运动功能情况，仅是预先设置统一的手套运动方式，驱动佩戴者手部运动，或者是无法智能的判断佩戴者的手部运动功能情况，仅依靠佩戴者自己调节手套运动档位，这就降低了佩戴者的手指康复效果。

现有的手部康复装置还未能实现根据患者实际手部运动能力智能判断，自适应控制给手部各手指的驱动力。基于现有技术存在的缺点，急需研究一种能够对佩戴者手部每根手指进行失能判断，对每根手指智能实施针对性训练，并且实时反馈压力值调整驱动力的手部辅助运动及康复机构。

压力传感器是一种能感受外界压力信号，并将感受到的压力信号按一定规律转换成电信号或者其他形式的信号输出的检测装置，通常包括由压力敏感元件和信号处理单元两部分。本机构的压力采集是利用压力传感的原理设计而成，具体来说，就是在手套掌心和手指内侧布置压力传感器，手部运动压力传感器发生电阻应变效应，即压力传感器中吸附在基底材料上的应变电阻随着手部运动产生机械形变而发生阻值变化。市场上还未出现布置大面积传感器阵列实现手部运动检测的机构。

本发明提出的一种结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复装置，利用压力传感器采集佩戴者手部压力值分布信息，控制外骨骼给五指各一个合适的驱动力，驱动佩戴者手部运动，并且压力值实时反馈调节外骨骼驱动力的机构，实现根据患者实际手部运动能力智能判断，自适应控制给手部各手指的驱动力。使用方便，大大提高了佩戴者手部康复的效率和安全性。

发明内容

本发明提出结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复装置及方法，能根据患者实际手部运动能力智能判断、自适应控制给手部各手指的驱动力，使用方便，大大提高了佩戴者手部康复的效率和安全性。

本发明采用以下技术方案。

结合压力传感器的自适应控制手部外骨骼康复方法，所述康复方法包括以下步骤；

步骤S1、使用者手部佩戴外骨骼设备运动以对外骨骼设备施力，

步骤S2、外骨骼设备的控制模块经外骨骼设备的压力传感器采集施力数据；所述施力数据包括使用者手部对外骨骼设备施加的压力大小和压力分布；再以采集的使用者施力数据为手部当前体征数据，结合手部健康状态下的施力数据，形成适用于使用者当前手部状态的康复运动方案；