坐卧式下肢康复机器人

摘要

发明公开了一种坐卧式下肢康复机器人，可以根据患者的损伤程度或康复阶段分别进行被动训练、助力训练或主动训练。所述机器人包括座椅、机械臂、主工控箱、人机交互界面、电刺激手握开关、电刺激电极片、肌电信号采集电极片、功能性电刺激和肌电信号采集工控箱。被动训练时，患者下肢按照设定运动轨迹进行训练；助力训练时，对患者下肢的主要肌群施加电刺激脉冲，根据末端的运动轨迹对电刺激脉冲进行时序控制，完成助力训练；主动训练时，采集患者相应肌肉的肌电信号，根据不同的控制算法实现由患者带动机器人的主动训练。本发明将传统的物理疗法、作业疗法、运动疗法进行有机的结合，能够有效地改善患者的康复效果，增强患者主动参与的愿望。

主权项

一种坐卧式下肢康复机器人，其特征在于，该机器人包括：座椅（7）、两条机械臂（3）、主工控箱（2）、人机交互界面（1）、电刺激手握开关（4）、多个电刺激电极片（5）、多个肌电信号采集电极片（6）、功能性电刺激和肌电信号采集工控箱（8），其中，每条机械臂（3）有三个关节，分别对应人体下肢的髋、膝、踝三个关节；所述主工控箱（2）用以控制机器人各关节的运动、电刺激的强度以及采集机器人相关的传感信息，包括关节角度信号和肌电信号；所述人机交互界面（1）用于供用户输入、选择运动参数、对康复训练进行智能监控和数据管理；所述电刺激手握开关（4）用以控制电刺激信号的通断；所述功能性电刺激和肌电信号采集工控箱（8）安装在靠近人体下肢的座椅（7）的下部，以方便其输出部件和输入部件与人体肌肉进行连接，所述输出部件为所述电刺激电极片（5），所述输入部件为所述肌电信号采集电极片（6），所述功能性电刺激和肌电信号采集工控箱（8）用以接收来自主工控箱（2）的电刺激强度控制指令和肌电信号采集指令、解析主工控箱（2）的指令并控制电刺激脉冲的输出，同时对通过肌电信号采集电极片（6）实时采集得到的肌电信号进行处理，然后将经过处理后的肌电信号传送给主工控箱（2）；所述电刺激电极片（5）和肌电信号采集电极片（6）均粘贴在需要训练的肌肉的肌腹位置上，分别用来对肌肉进行电刺激和采集相应肌肉的肌电信号；所述主工控箱（2）包括上位机PC104、通过数据总线与上位机PC104进行通信的左运动控制卡和右运动控制卡、与所述左运动控制卡通过相应的接口连接的左髋关节驱动器、左膝关节驱动器、左踝关节驱动器、与所述右运动控制卡通过相应的接口连接的右髋关节驱动器、右膝关节驱动器、右踝关节驱动器、与所述左髋关节驱动器连接的左髋电机/编码器、与所述左膝关节驱动器连接的左膝电机/编码器、与所述左踝关节驱动器连接的左 踝电机/编码器、与所述右髋关节驱动器连接的右髋电机/编码器、与所述右膝关节驱动器连接的右膝电机/编码器、与所述右踝关节驱动器连接的右踝电机/编码器、通过USB接口总线与上位机PC104进行通信的数字信号输入输出DIDO数字信号采集卡和A/D转换卡、与所述DIDO数字信号采集卡连接的光耦隔离电平转换电路板、与所述光耦隔离电平转换电路板连接的安装在机器人内部各关节位置的多个绝对位置编码器、与所述A/D转换卡连接的表面肌电光耦隔离卡、与所述表面肌电光耦隔离卡连接的多个肌电信号前置放大滤波器；所述电机/编码器包括安装在一起的电机和编码器；所述机器人通过肌电信号采集、功能性电刺激以及相应的运动控制实现如被动训练、主动训练和助力训练。