一种结合功能性电刺激和机器人的康复训练系统和训练方法

摘要

本发明提出一种结合功能性电刺激和机器人的康复训练系统及训练方法。所述系统包括功能性电刺激部件、机器人部件、以及分别与功能性电刺激部件和机器人部件相连接的控制单元；其中所述控制单元，接收生物电信号，按照功能性电刺激部件与机器人部件辅助比例可调的模式或追踪误差阈值可调模式，实时控制所述功能性电刺激部件和所述机器人部件，使所述功能性电刺激部件刺激患者关节相应肌群，以及使所述机器人部件提供给患者关节辅助扭矩。本发明可以应用于渐进交互式肘关节，腕关节，膝关节，踝关节，和肩关节的康复，帮助患者在改善的运动空间里进行主动康复训练，极大地加快患侧关节的运动功能恢复。

主权项

一种结合功能性电刺激和机器人的康复训练系统，其特征在于，所述系统包括功能性电刺激部件、机器人部件、以及分别与功能性电刺激部件和机器人部件相连接的控制单元；其中所述功能性电刺激部件，设有多个肌电电极阵列、多个FES电极阵列和多个通道FES发生器；其中所述机器人部件，设有提供辅助扭矩支持的机械臂、带动机械臂进行旋转运动的电动机；其中所述控制单元，接收所述肌电电极阵列所感应到的生物电信号，按照功能性电刺激部件与机器人部件辅助比例可调的模式或追踪误差阈值可调模式，实时控制所述功能性电刺激部件和所述机器人部件，使所述功能性电刺激部件中的FES发生器通过FES电极阵列刺激患者关节相应肌群，以及使所述机器人部件提供给患者关节辅助扭矩；其中所述功能性电刺激部件与所述机器人部件辅助比例可调的模式为所述控制单元按照公式（1）控制所述功能性电刺激部件和所述机器人部件提供给患者关节辅助支持：Ass(FES,robot)=a*Ass(FES)+b*Ass(robot)    （1）其中Ass(FES)为所述功能性电刺激部件提供给患者关节的辅助支持，Ass(robot)为所述机器人部件提供给患者关节的辅助支持，a和b为所述功能性电刺激部件和所述机器人部件预先定义的辅助百分值；其中所述追踪误差阈值可调模式为所述控制单元依据公式（2）选择性地并行控制或单独控制所述功能性电刺激部件和所述机器人部件提供给患者关节辅助支持： Ass ( FES , robot ) = Ass ( FES ) , Error < Thershold a * Ass ( FES ) + b * Ass ( robot ) Error ≥ Threshold - - - ( 2 ) 其中，Ass(FES)为所述功能性电刺激部件提供给患者关节的辅助支持，Ass(robot)为机器人部件提供给患者关节的辅助支持，a和b为所述功能性电刺激部件和所述机器人部件预先定义的辅助百分值，Error是追踪患者关节训练目标值和实际值之间的误差值，Threshold是用来判定选择 性地开启辅助支持的误差阀值。