腦卒中老年人康復機器人系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種腦卒中老年人康復機器人系統,屬于康復機器人【技術領域】,包括康復機器人,康復機器人包括主從式雙臂外骨骼結構的上肢康復系統和下肢康復系統,下肢康復系統包括座位和設置在座位上的第一主臂和第一從臂,第一主臂和第一從臂包括在座位上依次連接的控制盒、大腿支撐結構、小腿支撐結構和腳掌支撐板,控制盒與大腿支撐結構、小腿支撐結構之間分別連接有第一腿部撐桿和第二腿部撐桿;上肢康復系統包括設置在座位上的座背、安裝在座背上的第二主臂和第二從臂,第二主臂和第二從臂包括依次連接的肩部旋轉系統、上臂輔助運動機構、前臂輔助運動機構、腕轉動系統和手掌部分輔助運動機構。本發明成本低、使用時多自由度。
【專利說明】腦卒中老年人康復機器人系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及康復機器人【技術領域】,特別是指一種腦卒中老年人康復機器人系統。
【背景技術】
[0002]隨著世界各國相繼進入老齡化國家,腦卒中患者越來越多。通常腦卒中患者都殘留各種各樣的后遺癥,包括偏癱、語言不利、神志障礙、面癱、大小便失禁等,其中偏癱居首位。此外,臨床觀察發現大部分腦卒中患者存在較明顯的情緒障礙問題,目前已有研宄證實抑郁、焦慮直接影響腦卒中患者的生活質量、軀體功能和認知功能康復,甚至可以引起腦卒中再發。早發現、早處理腦卒中患者的情緒障礙,對其整體康復起著至關重要的作用。
[0003]腦卒中治療周期長,給患者本人、家庭以及社會帶來極大地負擔,相關康復治療設備的研發備受關注。雖然國內外在康復訓練機器人領域做了大量的研宄,也有一些可用于肢體康復訓練的產品。但是目前所有關于機器人輔助治療腦卒中的研宄仍然處于起步階段,且將健側、患側按照機器人主從機械臂分配穿戴的方式未見報道,能夠滿足腦卒中老年人身心康復、生活照料所需的系統產品和綜合解決方案尚屬空白。現有機器人或設備對患者患肢的牽引只具有一個自由度,訓練時限制患者患肢為一直線運動軌跡,或是只是進行單關節的旋轉運動訓練;有的只適合于下肢訓練,且體積過大,移動不便,價格昂貴。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種多自由度、成本低的腦卒中老年人康復機器人系統。
[0005]為解決上述技術問題,本發明提供技術方案如下:
[0006]一種腦卒中老年人康復機器人系統,包括康復機器人,所述康復機器人包括上肢康復系統和下肢康復系統,所述上肢康復系統和下肢康復系統均為主從式雙臂外骨骼結構,其中:
[0007]所述下肢康復系統包括座位和設置在所述座位上的第一主臂和第一從臂,所述第一主臂和第一從臂分別包括在所述座位上依次連接的控制盒、大腿支撐結構、小腿支撐結構和腳掌支撐板,所述控制盒與所述大腿支撐結構、小腿支撐結構之間分別連接有第一腿部撐桿和第二腿部撐桿;
[0008]所述上肢康復系統包括設置在所述座位上的座背、安裝在所述座背上的可拆卸可移動的第二主臂和第二從臂,所述第二主臂和第二從臂分別包括依次連接的肩部旋轉系統、上臂輔助運動機構、前臂輔助運動機構、腕轉動系統和手掌部分輔助運動機構,所述肩部旋轉系統為三自由度設計結構。
[0009]進一步的,所述小腿支撐結構和腳掌支撐板之間的鉸接軸處設置有用于驅動所述腳掌支撐板轉動的步進電機。
[0010]進一步的,所述上臂輔助運動機構包括外骨骼上臂,所述前臂輔助運動機構包括外骨骼前臂,所述腕轉動系統包括C形外骨骼護腕,所述手掌部分輔助運動機構包括外骨骼手掌,所述外骨骼手掌的內部設置有抓桿。
[0011]進一步的,所述肩部旋轉系統包括在空間內相互垂直設置的三個步進電機,所述外骨骼上臂和外骨骼前臂之間的鉸接軸處設置有用于驅動所述外骨骼前臂繞鉸接軸處轉動的步進電機,所述外骨骼前臂和C形外骨骼護腕之間設置有用于驅動所述C形外骨骼護腕環繞所述外骨骼前臂的長度方向旋轉的步進電機,所述C形外骨骼護腕和外骨骼手掌的鉸接軸處設置有用于驅動所述外骨骼手掌轉動的步進電機。
[0012]進一步的,所述外骨骼手掌包括依次鉸接的手背護板、第一手指護板和第二手指護板,所述外骨骼手掌外部設置有用于分別驅動所述手背護板、第一手指護板和第二手指護板轉動的三個直流電機。
[0013]進一步的,所述座背包括方形框架,所述第二主臂和第二從臂分別安裝在所述方形框架的兩側框上,所述座背可拆卸的設置在所述座位上。
[0014]進一步的,所述座背后面設置有用于調節所述座背的傾斜度的座背聯動機構;所述上肢康復系統和下肢康復系統上設置有若干魔術貼。
[0015]進一步的,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括與所述康復機器人無線通信連接的情志調控系統和機器視覺系統。
[0016]進一步的,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括與所述康復機器人無線通信連接的在體生理參數檢測模塊。
[0017]進一步的,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括綜合康復保健服務平臺,所述綜合康復保健服務平臺與所述康復機器人、情志調控系統、機器視覺系統和在體生理參數檢測模塊通過無線網絡連接并用于收集用戶相關數據信息。
[0018]本發明具有以下有益效果:
[0019]與現有技術相比,本發明的發明人在深入分析了人體上下肢的骨骼、關節、肌肉等組織的相互關系后,發明了腦卒中老年人康復機器人系統。患者使用下肢康復系統進行下肢康復訓練時,患者坐在座位上,可以倚靠在座背上,將下肢康復系統的第一主臂和第一從臂分別穿戴在下肢的健肢一側和患肢一側,下肢康復系統由控制盒控制第一腿部撐桿伸縮帶動大腿支撐結構進行相對運動,第二腿部撐桿伸縮帶動小腿支撐結構進行相對運動,來實現小腿以及大腿位置的康復訓練角度,其中小腿支撐結構的運動帶動腳掌支撐板進行運動,來實現腳掌部位的康復訓練,利用患者的健側下肢操作第一主臂,控制第一從臂帶動患側下肢做隨動康復運動。使用上肢康復系統進行上肢康復訓練時,將上肢康復系統的第二主臂和第二從臂分別穿戴在上肢的健肢一側和患肢一側,肩部旋轉系統處的三自由度設計結構可實現肩部的內收和外擺,上臂輔助運動機構、前臂輔助運動機構、腕轉動系統和手掌部分輔助運動機構之間均可以實現相對運動,這樣利用患者的健側上肢操作第二主臂,控制第二從臂帶動患側上肢做隨動康復運動。
[0020]為了使患者能在家中實用主從機械臂進行上肢康復訓練以及輔助日常生活,機器人的上肢康復系統是可拆卸可移動的,患者可以單獨對上肢進行康復訓練以及輔助生活照料,本發明成本低、自由度高,能夠滿足腦卒中老年人身心康復、生活照料的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的主從控制康復訓練機器人本體結構;
[0022]圖2為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的上肢康復系統結構示意圖;
[0023]圖3為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的上肢康復運動系統的原理結構示意圖;
[0024]圖4為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的下肢康復系統結構示意圖;
[0025]圖5為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的下肢康復運動系統的原理結構示意圖;
[0026]圖6為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的可單獨使用的上肢系統的結構示意圖;
[0027]圖7為本發明的腦卒中老年人康復機器人系統的構成示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚,下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0029]本發明提供一種腦卒中老年人康復機器人系統,可以包括康復機器人、情志調控系統、機器視覺系統、在體生理參數檢測模塊、綜合康復保健服務平臺中的一種或幾種。下面對這幾部分的結構分別介紹如下。
[0030]康復機器人
[0031]如圖1至圖6所示,康復機器人包括上肢康復系統I和下肢康復系統2,上肢康復系統I和下肢康復系統2均為主從式雙臂外骨骼結構,其中:
[0032]下肢康復系統2包括座位3和設置在座位3上的第一主臂31和第一從臂32,第一主臂31和第一從臂32分別包括在座位3上依次連接的控制盒33、大腿支撐結構34、小腿支撐結構35和腳掌支撐板36,控制盒33與大腿支撐結構34、小腿支撐結構35之間分別連接有第一腿部撐桿37和第二腿部撐桿38 ;
[0033]上肢康復系統I包括設置在座位上的座背4、安裝在座背上4的可拆卸可移動的第二主臂41和第二從臂42,第二主臂41和第二從臂42分別包括依次連接的肩部旋轉系統43、上臂輔助運動機構44、前臂輔助運動機構45、腕轉動系統46和手掌部分輔助運動機構47,肩部旋轉系統43為三自由度設計結構。
[0034]本發明的發明人在深入分析了人體上下肢的骨骼、關節、肌肉等組織的相互關系后,發明了腦卒中老年人康復機器人系統。患者使用下肢康復系統進行下肢康復訓練時,患者坐在座位上,可以倚靠在座背上,將下肢康復系統的第一主臂和第一從臂分別穿戴在下肢的健肢一側和患肢一側,下肢康復系統由控制盒控制第一腿部撐桿伸縮帶動大腿支撐結構進行相對運動,第二腿部撐桿伸縮帶動小腿支撐結構進行相對運動,來實現小腿以及大腿位置的康復訓練角度,其中小腿支撐結構的運動帶動腳掌支撐板進行運動,來實現腳掌部位的康復訓練,利用患者的健側下肢操作第一主臂,控制第一從臂帶動患側下肢做隨動康復運動。使用上肢康復系統進行上肢康復訓練時,將上肢康復系統的第二主臂和第二從臂分別穿戴在上肢的健肢一側和患肢一側,肩部旋轉系統處的三自由度設計結構可實現肩部的內收和外擺,實現了機構與上肢的緊密依附,同時還可以在各旋轉處添加角度傳感器收集反饋機構運動的角度信息。上臂輔助運動機構、前臂輔助運動機構、腕轉動系統和手掌部分輔助運動機構之間均可以實現相對運動,這樣利用患者的健側上肢操作第二主臂,控制第二從臂帶動患側上肢做隨動康復運動。
[0035]為了使患者能在家中使用主從機械臂進行上肢康復訓練以及輔助日常生活,機器人的上肢康復系統I優選是可拆卸可移動的,患者可以單獨對上肢進行康復訓練以及輔助生活照料,本發明成本低、自由度高,能夠滿足腦卒中老年人身心康復、生活照料的需求。
[0036]如圖4所示,本發明的小腿支撐結構35和腳掌支撐板36之間的鉸接軸處優選的可以設置有用于驅動腳掌支撐板轉動的步進電機38。步進電機38通過齒輪減速,對腳踝處實現背屈/趾屈功能,從而實現腳掌部分的康復運動,這種結構簡單,可靠性高。
[0037]作為本發明的一種改進,如圖2所示,上臂輔助運動機構44可以包括外骨骼上臂,前臂輔助運動機構45可以包括外骨骼前臂,腕轉動系統46可以包括C形外骨骼護腕,手掌部分輔助運動機構47可以包括外骨骼手掌,外骨骼手掌的內部可以設置有抓桿。該種結構可簡單的實現上肢的手腕部分在0-180°內旋轉,手腕部分在旋轉的同時還可實現擺動動作,肘部伸展/屈伸可實現0-135°范圍內移動,屈伸的同時可實現內旋/外旋0-90°,肩部可實現伸展/屈曲20-160°,內收/外擺20-160°,并且,手掌部可實現捏拿動作。當然,本發明中的上臂輔助運動機構還可以選用本領域人員容易想到的其他結構。
[0038]作為本發明的另一種改進,如圖2所示,優選的,肩部旋轉系統43可以包括在空間內相互垂直設置的三個步進電機48,外骨骼上臂和外骨骼前臂之間的鉸接軸處設置有用于驅動外骨骼前臂繞鉸接軸處轉動的步進電機49,外骨骼前臂和C形外骨骼護腕之間可以設置有用于驅動C形外骨骼護腕環繞外骨骼前臂的長度方向旋轉的步進電機410,C形外骨骼護腕和外骨骼手掌的鉸接軸處可以設置有用于驅動外骨骼手掌轉動的步進電機411。其中,在空間內相互垂直設置的三個步進電機通過齒輪減速可實現肩部內收/外擺20-160°,肘部可實現伸展/屈伸在0-135°范圍內轉動,步進電機通過齒輪減速可實現掌屈背伸功能,從而帶動手掌部分輔助運動機構進行運動,用于驅動外骨骼手掌轉動的步進電機通過齒輪減速模擬手掌與手腕之間關節的人體運動模式,可實現復合握拳,尺骨背離,拇指對掌等功能。該結構實現了機構與上肢的緊密依附,上肢康復系統主要通過步進電機帶動減速箱通過各關節配合進行工作,使用步進電機控制,可以根據需要實現無極變速調節。在電機的帶動下,前臂以及上臂轉動限位開關,腳踝與大腿以及小腿之間通過銷接方式,通過控制器可以進行-3—130°變化。
[0039]如圖2所示,本發明的外骨骼手掌可以包括依次鉸接的手背護板412、第一手指護板413和第二手指護板415,外骨骼手掌外部可以設置有用于分別驅動手背護板、第一手指護板和第二手指護板轉動的三個微型直流電機414。微型直流電機通過齒輪減速模擬手掌與手腕之間關節的人體運動模式,可實現復合握拳,尺骨背離,拇指對掌等功能,輔助患者的日常生活。
[0040]進一步的,座背4優選包括方形框架5,第二主臂41和第二從臂42分別安裝在方形框架5的兩側框上,座背4可拆卸的設置在座位3上。這樣使得患者在使用的過程中更加靈活方便,患者能在家中進行上肢康復訓練以及輔助日常生活,上肢康復系統可固定在患者的肩部,單獨對上肢進行康復訓練以及輔助生活照料。
[0041]另外,為了保證患者可以達到躺臥或者坐立的最近康復訓練位置,座背4后面設置有用于調節座背4的傾斜度的座背聯動機構6 ;上肢康復系統I和下肢康復系統2上可以設置有若干魔術貼。上肢康復系統和下肢康復系統通過魔術貼可實現患者的快速穿戴,由各關節步進電機配合可實現幫助患者完成吃飯、端水等日常生活動作。而且,患者可以根據自己的身材調節前臂運動康復系統與上臂運動康復系統以及大腿支撐與小腿支撐的長短,多種預設程序可以針對不同患者進行個性化的訓練,運動角度的漸進式變化,確定極限角度,保證治療的黃金區域。
[0042]情志調控系統
[0043]作為本發明的一種改進,腦卒中老年人康復機器人系統還可以包括與康復機器人無線通信連接的情志調控系統7和機器視覺系統8。情志調控系統7主要由嵌入式生理指標檢測單元、智能按摩單元、生理相干身心平衡單元組成。
[0044]其中嵌入式生理指標檢測單元具備以下功能:(I)使用專用的無創傷在線檢測傳感器一耳戴式紅外光電信息采集器,可在線對使用者的心率變異性(HRV)、血壓、脈搏、頻譜、協調分數曲線、皮電進行適時動態檢測;(2)根據監測曲線自動生成數據報告,包含14項HRV時域/頻域值,為科學研宄提供一手的數據;(3)使用文字描述和圖表說明的形式,詳細報告平均心率、協調狀態比例、調節能力指數、綜合評價指數各項指標,并提供專業的意見和建議;(4)支持數據縱向排行和橫向排行功能,支持同一用戶歷史數據縱向排行功能,便于數據分析人員研宄對某一個體的特性及變化進行詳細分析研宄。支持不同用戶的橫向排行,便于數據分析人員分析研宄不同用戶的共性和差異性。
[0045]智能按摩單元在機械設計方面具有以下特點:(I)在腳底設置有三排滾壓多凸點腿腳部,可實現全腳底多穴位真人手感的刮痧按摩和不同力度的多種組合手法,加之腿部及腳側的氣壓按摩,使小腿和腳底感受到前所未有的輕快感覺;(2)背部采用柔性智能3D按摩機芯,使頸部、肩部和腰部按摩更柔和、舒適、到位,采用仿中醫按摩手法,使患者享受如按摩師按摩的感覺;(3)采用靈活的機械結構,實現了肩部向內側翻轉和上下位置調整兩種功能,使不同身高、不同形體的人均可以有效享受舒適的肩部氣壓按摩;(4)具備體型自動檢測功能,可以針對不同身高和體型的人進行精確按摩;扶手與座背聯動以及零重力功能實現了任何狀態下始終保持手臂舒適的按摩位置;(5)座位上三個電動撐桿分別控制座背仰角、腿腳部還可以在一定范圍內自由彈性伸縮,適合不同身高的人使用。
[0046]生理相干身心平衡單元根據使用者的心理和生理指標情況可智能選擇的五種按摩程序,包括酸痛緩和、疲勞恢復、舒暢心情、體感音樂和局部按摩。
[0047]機器視覺系統
[0048]作為本發明的一種改進,腦卒中老年人康復機器人系統還可以包括與康復機器人無線通信連接的機器視覺系統。該機器視覺系統包括以下三部分:居室場景紅外攝像頭部署、視頻分析器和綜合服務器。
[0049]其中居室場景紅外攝像頭部署的方式是每個居室場景包含2個紅外高清攝像頭,當房間面積較大時,需要再安裝I個紅外攝像頭,確保無監視死角,能夠全天候實時獲取老人在居室場景中的影像,為保證實時地將影像信息傳送到視頻分析器,每個攝像頭需要利用單獨視頻線或WiFi與視頻分析器相連。
[0050]其中視頻分析器用于存儲多路視頻信息,并在其上運行視頻分析算法,將異常情況的報警信息(短信、彩信或實時視頻等)通過發送給老人子女或監護中心,并可按權限向綜合健康服務平臺實時傳送監控影像。該分析器擬采用安裝特定視頻分析算法并配備較大存儲設備的PC機。對于家庭而言,每個家庭安裝一臺,對于療養院等,需要根據實際情況決定PC及配置和安裝的臺數。該分析器的作用包括(I)存儲一定時間內各個居室場景的視頻信息,按照時間順序存儲各個居室場景的視頻流文件和由視頻分析得到的老人移動軌跡;(2)檢測和分析居室場景中的移動目標信息,區分老人與其他非人的移動目標,實時記錄老人日常的移動軌跡,包括①利用高斯混合模型構建居室場景的背景模型。白天一般不涉及到燈光變化,可利用老人不在居室場景時進行背景模型構建,該模型的更新容易適應光照和時間的變化,晚上因為涉及到燈光變化,因此構建背景模型會稍微復雜,需要在燈光打開后利用高斯混合模型進行背景建模;②利用距離函數方法區分老人與其他非人的移動目標。小型寵物例如貓、狗等與人相比,一般體積明顯較小,而且身高體寬與人的也明顯不同,利用距離函數可以有效區分人與其他非人的移動目標,從而確保能夠實時記錄老人的位置和軌跡等,另外,還可以根據家庭實際情況在系統調試時排出很多其他變化的目標例如電視影像、魚缸、彩燈等;③利用老人的位置和移動軌跡統計信息分析老人的日常起居規律,進而初步判定是否出現異常狀況或判斷其康復進程。一般情況下,通過較長時間的軌跡統計,可以發現老人在房間中的活動是有規律的,如果這種規律沒有發生變化,則一般可以認為老人的健康狀況保持穩定,如果這種規律發生了逐步變化,則預示著要么老人的康復有了新的改進,要么老人的健康狀況正在逐步惡化,如果這種規律發生了突然變化,則往往意味著出現了異常情況,此時就需要結合在體檢測的各項生理指標對老人的健康狀況進行綜合評判,并決定是否需要及時報警。(2)實時分析老人姿態,特別是檢測到摔倒、昏迷等意外情況發生時給出及時報警,根據運動狀態的突變,在消除陰影之后,根據身高和體寬的突變來判定老人是否摔倒,同時聯合利用運動歷史圖像(Mot1n History Image,MHI)和在體檢測的各項生理指標來綜合判定老人是否處于昏迷狀態。為了更加準確地判斷意外情況,可以輔之以高速球所獲得的老人的近距離圖像,通過判別人臉表情、是否口吐白沫等進行綜合判定。(3)將截圖、視頻按照不同的權限發送給指定的終端(老人子女、監護中心),老人子女的權限級別最高,監護中心次之,老人子女可以控制監護中心的權限,可以采用馬賽克、模糊、雕塑等視頻圖像特效方法有效地保護老人隱私。
[0051]其中的綜合服務器放置于社區監護中心,屬于綜合康復保健服務平臺的一部分,通過寬帶連接每個家庭的視頻分析器,可以根據預設的權限查看老人的活動場景,并利用通信模塊實時轉發視頻分析器所發出的報警信息、圖片或者視頻信息,也可以遠程調用病人的日常行為、活動的記錄。
[0052]在體生理參數檢測模塊
[0053]作為本發明的另一種改進,優選的,腦卒中老年人康復機器人系統還可以包括與康復機器人無線通信連接的在體生理參數檢測模塊。本模塊主要包括生理參數檢測模塊和三維位姿檢測模塊,當然本模塊還可以包括本領域技術人員容易想到的其他功能模塊。
[0054]其中生理參數檢測模塊可以測量人體的心電、血氧、體溫、心率等生理指標,所有設備均能利用物聯網技術接入綜合健康服務健康平臺,實時讀取數據,縮短意外情況的救治時間,提高護理水平,分析統計歷史數據,為診斷病情,推斷病情發展趨勢提供數據支持;
[0055]三維位姿檢測模塊主要完成以下任務:(I)設計了一款輕量級的MUs,靠加速度計、陀螺儀和地磁場檢測于一身,小巧輕便,它可以很容易的放置在人身體上的不同部位,得到的數據可以無線傳輸到已經安裝有處理軟件的電腦或移動手機里進行下一步處理。(2)識別算法要達到實時的效果,它不僅可以分析單個的步態,還可以識別日常的鍛煉行為和日常生活行為,識別的效果可以通過無線通訊反饋給本人或發送給醫護人員。另外,還可以運用這些結果數據進行三維重建。為了提高活動識別的精度,我們采用隱馬爾可夫模型(HMMs)方法來分析數據和進行活動識別。(3)基于長時間監視,結果生成很多數據,有時候我們僅僅需要其中的一部分,這樣我們就需要開發一種快速數據索引的方法,以達到如何從大的數據庫里索引出一部分可以識別日常活動的數據和如何從大的數據庫里將活動類別和運動模型建立起來。
[0056]
【發明者】通過分析腦卒中患者的健康狀況需要檢測的生理參數,如血氧、脈搏、呼吸率等,開發可穿戴式在體生理參數檢測設備,可實現不間斷實時監控老年人各項生理參數,既能觀察其康復程度,又能在這些指標發生突變時及時發現,及時對患者進行救治。
[0057]綜合康復保健服務平臺
[0058]本發明的腦卒中老年人康復機器人系統還可以包括綜合康復保健服務平臺,該平臺可以包括健康監控系統、通信系統結構以及健康監護中心軟件。
[0059]其中的健康監控系統可以遠程地對老年人的生理指標、健康狀況實時監測,并將采集到的數據通過手機、通信控制模塊等移動通信設備傳送到健康監控中心或手機終端上,健康監控中心和裝有特定軟件并具備權限的手機也可以主動獲取相關老人的生理指標、健康狀況的數據,從而實現對老人健康狀況的實時監控,達到及時發現、及時救治的目的。整個健康監控系統由健康傳感器模塊、智能網關、報警中心及信息處理終端組成。
[0060]其中的通信系統結包括四大部分:(I)現場通信終端,現場通信終端又可分為康復訓練系統和在體健康監護終端兩大類。(2)智能網關,其主要功能為融合現場通信終端的數據,接入到Internet,以實現遠程監控。與現場通信終端相對應,智能網關也分為獨立式和嵌入式兩種。獨立式為獨立設備,用于接入康復訓練系統;而嵌入式則是嵌入到在體健康監護終端內。(3)中心服務器,智能網關的遠程連接對象匯集所有智能網關的數據。(4)監控客戶機,連接中心服務器,通過中心服務器獲取現場終端的數據并能最終控制現場的可控終端。健康監控系統遵循傳統的客戶端-服務器的模式,監控場所從醫院延伸至了患者所在的社區和家庭。隨著無線通信技術的日益發展,無線傳輸技術越來越被各行業所接受,無線傳輸技術成本低,維護費用小,并擺脫了線纜的束縛,此外其安裝周期短,擴容能力強,并能夠即插即用,迅速收回成本,特別適合于遠距離傳輸,也為醫院監護儀器的小型化構建和網絡化發展提供了新的解決方案。
[0061]其中的健康監護中心軟件的總控系統以運行在監控客戶機上,擔負著監控控制、接收數據、處理數據、保存數據、權限管理、確定地理位置、異常處理以及人機交互等,同時可以顯示被監護者的心率波形與具體地理位置,便于監護人員快速準確的進行監護工作。本系統可對多個被監護者進行監護任務,多個被監護者自由切換查看,同時保存,歷史記錄便于查看,使系統穩定高效的運行。該軟件的主要作用是人機交互,給各個監護模塊分配端口與資源,對各個模塊上傳的數據進行處理與協調,保證整個系統的穩定、協調的進行工作,主要包括監護終端通信與控制模塊、生理指標顯示模塊、地理位置顯示與設置模塊、被監護者信息管理模塊、監護信息管理模塊等幾個模塊。
[0062]康復訓練機器人、情志調控系統、機器視覺系統等屬于室內設備,用于家庭內部護理監護,通過有線以太網或WiFi同健康監護智能網關一起建立LAN/WLAN,因為在體生理指標檢測模塊佩戴在被監護人身上,戶內戶外都可以使用,在室內無法使用自建的WLAN,因此和健康監護智能網關之間的通信采用藍牙通信方式,并將健康監護智能網關也設計為小巧的便攜式嵌入式設備。健康監護智能網關在家庭室內或布置了 WLAN的社區時,可以WiFi方式通過具有上網權限的無線路由器直接接入Internet,如果到了室外且無WLAN的區域,則利用GPRS方式接入互聯網。
[0063]綜上,本發明具有以下有益效果:
[0064]1、基于主從控制的機械臂,針對偏癱患者的特點,通過健側手臂操作主臂,主臂控制從臂帶動患側手臂運動,既可幫助患者進行康復訓練,也可滿足患者日常生活照料。
[0065]2、結合中醫療法與機器人技術,通過輔助運動機構內置氣囊與振動電機實現對人體手腕、肘部以及肩部的穴位進行刺激,輔助腦卒中偏癱患肢的康復。
[0066]3、基于生理相干開發情志調控系統,調節患者訓練前以及訓練中的情緒,以提高治療效果,形成一種身心結合的康復訓練新手段。
[0067]4、利用機器視覺分析腦卒中老人的位置、姿態和行為,可在無人值守的情況下檢測、統計腦卒中老人的日常行為,評估其康復效果,為腦卒中老人康復訓練計劃提供支持。
[0068]5、采用機器人技術、物聯網技術、生理指標在體檢測技術、遠程保健護理技術,研制面向老年人的綜合康復保健服務平臺系統,提出一種新型的助老助殘健康服務模式,可為實現社區養老、居家養老、解決社會老齡化問題提供有力的技術保障。
[0069]以上所述是本發明的優選實施方式,應當指出,對于本【技術領域】的普通技術人員來說,在不脫離本發明所述原理的前提下,還可以作出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,包括康復機器人,所述康復機器人包括上肢康復系統和下肢康復系統,所述上肢康復系統和下肢康復系統均為主從式雙臂外骨骼結構,其中: 所述下肢康復系統包括座位和設置在所述座位上的第一主臂和第一從臂,所述第一主臂和第一從臂分別包括在所述座位上依次連接的控制盒、大腿支撐結構、小腿支撐結構和腳掌支撐板,所述控制盒與所述大腿支撐結構、小腿支撐結構之間分別連接有第一腿部撐桿和第二腿部撐桿; 所述上肢康復系統包括設置在所述座位上的座背、安裝在所述座背上的可拆卸可移動的第二主臂和第二從臂,所述第二主臂和第二從臂分別包括依次連接的肩部旋轉系統、上臂輔助運動機構、前臂輔助運動機構、腕轉動系統和手掌部分輔助運動機構,所述肩部旋轉系統為三自由度設計結構。
2.根據權利要求1所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述小腿支撐結構和腳掌支撐板之間的鉸接軸處設置有用于驅動所述腳掌支撐板轉動的步進電機。
3.根據權利要求1所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述上臂輔助運動機構包括外骨骼上臂,所述前臂輔助運動機構包括外骨骼前臂,所述腕轉動系統包括C形外骨骼護腕,所述手掌部分輔助運動機構包括外骨骼手掌,所述外骨骼手掌的內部設置有抓桿。
4.根據權利要求3所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述肩部旋轉系統包括在空間內相互垂直設置的三個步進電機,所述外骨骼上臂和外骨骼前臂之間的鉸接軸處設置有用于驅動所述外骨骼前臂繞鉸接軸處轉動的步進電機,所述外骨骼前臂和C形外骨骼護腕之間設置有用于驅動所述C形外骨骼護腕環繞所述外骨骼前臂的長度方向旋轉的步進電機,所述C形外骨骼護腕和外骨骼手掌的鉸接軸處設置有用于驅動所述外骨骼手掌轉動的步進電機。
5.根據權利要求4所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述外骨骼手掌包括依次鉸接的手背護板、第一手指護板和第二手指護板,所述外骨骼手掌外部設置有用于分別驅動所述手背護板、第一手指護板和第二手指護板轉動的三個直流電機。
6.根據權利要求5所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述座背包括方形框架,所述第二主臂和第二從臂分別安裝在所述方形框架的兩側框上,所述座背可拆卸的設置在所述座位上。
7.根據權利要求6所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述座背后面設置有用于調節所述座背的傾斜度的座背聯動機構;所述上肢康復系統和下肢康復系統上設置有若干魔術貼。
8.根據權利要求1所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括與所述康復機器人無線通信連接的情志調控系統和機器視覺系統。
9.根據權利要求8所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括與所述康復機器人無線通信連接的在體生理參數檢測模塊。
10.根據權利要求9所述的腦卒中老年人康復機器人系統,其特征在于,所述腦卒中老年人康復機器人系統還包括綜合康復保健服務平臺,所述綜合康復保健服務平臺與所述康復機器人、情志調控系統、機器視覺系統和在體生理參數檢測模塊通過無線網絡連接并用于收集用戶相關數據信息。
【文檔編號】A61H1/02GK104434466SQ201410636963
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】高煥兵, 魯守銀, 王濤, 楊志強, 肖桂濤, 李倩倩 申請人:濟南魯智電子科技有限公司