肘關節康復機器人控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種肘關節康復機器人控制裝置，通過選擇被動訓練按鍵、對側訓練按鍵、主動訓練按鍵，結合動作按鍵、肌肉采集模塊和電機驅動電路，完成通過按鍵動作控制偏癱手臂的動作、通過健康手臂動作控制偏癱手臂的動作和按正常訓練控制手臂動作3種方式的任意選擇，用戶可根據今天自身健康狀態，選擇訓練方式，滿足各階段患者需求，給使用者帶來了極大的方便。
【專利說明】肘關節康復機器人控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種醫療設備控制裝置，特別涉及一種肘關節康復機器人控制裝置。
【背景技術】
[0002]偏癱患者的康復是當今一大熱門技術。臨床上最常用為運動物理治療法，分為:被動運動和從動運動。無論哪種運動，目前幾乎都由醫師通常以徒手方式或借助機械器具對患肢進行一對一的連續被動訓練，反復進行作業治療。直至患者患肢運動直到其能夠復現正常的動作。在訓練過程中，治療醫師的治療手法、力度把控、體力及心情等因素起到了主導作用，因而，傳統的臨床運動康復治療具有康復效率低下，醫師勞動強度大，患者參與意識低、訓練效果及評價結果容易受到醫師主觀意識影響等局限，給患者和醫生帶來很多不便。
[0003]目前國內的上肢康復機器人具有被動訓練功能，所謂被動訓練是通過預設的動作助力使用者完成動作，但訓練過程單調，患者參與程度低，不能體現使用者的主動性。
【發明內容】
[0004]本實用新型是針對現在康復機器人訓練模式單一的問題，提出了一種肘關節康復機器人控制裝置，滿足各階段患者需求。患者可以根據自己的意愿來通過改變控制方式實現不同功能需求，給使用者帶來了極大的方便。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種肘關節康復機器人控制裝置，包括訓練方式選擇按鍵、動作按鍵、邏輯電路、信號處理電路、旋轉角度模塊、肌肉采集模塊、電機驅動電路；
[0006]訓練方式選擇按鍵包括被動訓練按鍵、對側訓練按鍵、主動訓練按鍵,動作按鍵包括上升、下降，停止按鍵；旋轉角度模塊將旋轉信號送邏輯電路；
[0007]被動訓練按鍵和動作按鍵信號輸入邏輯電路處理輸出動作指令信號，通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制；
[0008]偏癱側手臂和健康側手臂貼上肌電電極，對側訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊接收健康側手臂的運動信號，邏輯電路根據健康側手臂的運動信號處理輸出，通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制；
[0009]偏癱側手臂貼上肌電電極，主動訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊采集疲勞檢測信號，邏輯電路輸出通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制。
[0010]所述肌電采集模塊通過肌電電極采集肌電信號，肌電信號通過高輸入阻抗儀表放大器進行阻抗匹配和差分放大，后經過二階巴特沃斯低通濾波器和二階高通濾波器完成濾波，然后經過50HZ點阻濾波器抑制工頻干擾，最后再經過增益調節放大器輸送給邏輯電路。
[0011]本實用新型的有益效果在于:本實用新型肘關節康復機器人控制裝置，克服裝置功能單一問題，可根據客戶需要和意愿選擇訓練方式，有一定的助殘作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型控制方法中控制、驅動、采集信號的示意圖；
[0013]圖2為本實用新型控制方法中肌電信號采樣的原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示控制、驅動、采集信號的原理圖，通過按鍵的控制方式選擇不同的訓練模式，訓練方式選擇按鍵101設置被動訓練按鍵、對側訓練按鍵、主動訓練按鍵，動作按鍵102有上升、下降，停止按鍵。在被動訓練模式下:通過動作按鍵102發出指令，經過邏輯電路103處理輸出，通過被動訓練電路104處理到電機驅動電路110完成偏癱手臂抬臂或者是放臂的控制。對側訓練模式下:在偏癱側手臂和健康側手臂都貼上肌電電極，邏輯電路103通過肌肉采集模塊107接收健康側手臂的運動信號，邏輯電路103根據健康側手臂的運動信號處理輸出，通過對側訓練/主動訓練電路105處理到電機驅動電路110完成偏癱手臂抬臂或者是放臂的控制。主動訓練:在偏癱側手臂貼上肌電電極，邏輯電路103輸出標準訓練方式，完成偏癱側抬臂或者放臂動作，同時進行疲勞檢測108。
[0015]良好的肌電采集模塊107的引入是肌電控制假手的首要前提，如圖2所示為肌電信號采樣的原理圖。首先通過肌電電極201采集肌電信號，高輸入阻抗儀表放大器202的作用是阻抗匹配和差分放大。共模抑制電路203具有高共模抑制比，對來自高輸入阻抗緩沖放大器202輸出的差分信號進行放大得到單端輸出信號，后經過二階巴特沃斯低通濾波器204和二階高通濾波器205完成濾波。50HZ陷波器選擇點阻濾波器206，點阻濾波器有中心頻率可調且不影響衰減深度的特性，方便微調。最后再經過增益調節放大器207，控制放大倍數在一個合適的范圍內，最終輸送給單片機103。邏輯電路103在獲得肌電信號后，對其進行相應處理。首先判斷接入的肌電信號是否正常。通過導聯脫離檢測106對肌電信號進行檢測，對異常值的比較，確定導聯是否連接正常，如果連接異常，則指示工作不正常。疲勞判斷是通過肌電信號頻譜的中位頻率向低頻段偏移實現的。如果檢測到疲勞，則停止訓練。在訓練時，旋轉角度模塊109實時采集旋轉角度，以確保系統運行在一個安全的范圍內。邏輯電路103根據實施捕獲的特征值發送不同信號給驅動電路110，驅動芯片再驅動電機，完成相應動作。
[0016]所述的肌電識別方法是通過時域一頻域分析的方法，通過時域特征和頻域特征的共同分析，給出標準曲臂和放臂的特征量，只有使用者的肌電信號滿足該特征量時，才驅動康復機器人完成相應動作。
[0017]裝置通過旋轉角度模塊109實時采樣，保證肘關節機械結構的旋轉角度在安全范圍內。兩路ADC通道捕獲肌電信號，通過FFT變換獲得頻域信息，繼而獲得積分值，峰峰值，中位頻率等信息，對不同的動作進行模擬和比較，最終確定使用者的意圖，并通過驅動電機表達出來。
【權利要求】
1.一種肘關節康復機器人控制裝置，其特征在于，包括訓練方式選擇按鍵、動作按鍵、邏輯電路、信號處理電路、旋轉角度模塊、肌肉采集模塊、電機驅動電路； 訓練方式選擇按鍵包括被動訓練按鍵、對側訓練按鍵、主動訓練按鍵，動作按鍵包括上升、下降，停止按鍵；旋轉角度模塊將旋轉信號送邏輯電路； 被動訓練按鍵和動作按鍵信號輸入邏輯電路處理輸出動作指令信號，通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制； 偏癱側手臂和健康側手臂貼上肌電電極，對側訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊接收健康側手臂的運動信號，邏輯電路根據健康側手臂的運動信號處理輸出，通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制； 偏癱側手臂貼上肌電電極，主動訓練按鍵輸入邏輯電路，邏輯電路通過肌肉采集模塊采集疲勞檢測信號，邏輯電路輸出通過信號處理電路處理到電機驅動電路，完成偏癱手臂的控制。
2.根據權利要求1所述肘關節康復機器人控制裝置，其特征在于，所述肌電采集模塊通過肌電電極采集肌電信號，肌電信號通過高輸入阻抗儀表放大器進行阻抗匹配和差分放大，后經過二階巴特沃斯低通濾波器和二階高通濾波器完成濾波，然后經過50HZ點阻濾波器抑制工頻干擾，最后再經過增益調節放大器輸送給邏輯電路。
【文檔編號】A61H1/02GK204147234SQ201420576472
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】馬達, 鄒旭輝, 趙偉亮, 胡鑫, 曹武警, 喻洪流, 孟巧玲 申請人:上海理工大學