[发明专利]五自由度外骨骼式上肢康复机器人交互康复训练控制策略

权利要求书

1、一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人交互康复训练控制策略，其特征在于：对应患者不同恢复期的两种训练模式：被动式和主动一辅助式的交互式康复训练控制策略，在被动运动中，提取患者健侧上肢相关肌肉的表面肌电信号作为患者运动意图，控制机器人带动患侧实现运动的被动训练；主动运动中，通过实时获取运动过程中患肢作用于机器人所产生的关节力矩来判断人体上肢的运动意图，并利用比例控制器将施加力转化为机械臂末端的速度量，进而驱动机器人跟随意图对患肢进行康复的主动--辅助训练。

2、根据权利要求1所述的五自由度外骨骼式上肢康复机器人交互康复训练控制策略，其特征在于：所述的在患者恢复的早、中期，包含软瘫期与痉挛期，应用被动运动训练，根据偏瘫患者上肢受损的特点，提取偏瘫患者的健侧上肢四块肌肉表面肌电信号(sEMG)作为康复机器人的控制信号，包括各表面肌电电极依次对应的三角肌中、三角肌前、肱二头肌和肱桡肌，利用AR参数模型和BP神经网络来理解患者的运动意图，驱动机械臂辅助患侧上肢实现待定的康复训练动作。

3、根据权利要求1或2所述的五自由度外骨骼式上肢康复机器人交互康复训练控制策略，其特征在于：所述的在患者恢复的中、后期，包含痉挛期与改善期，应用主动运动训练，其为一个典型的双环控制系统结构，外环为机械臂末端力控制环，内环为关节速度控制环，在采样时刻t，利用关节力矩传感器采集由偏瘫患者主动运动而施加在各关节上的力矩值，同时计算出作为当前时刻各关节角度函数的机器人空载力矩值；将二者送入机器人末端力合成器得到末端力，即偏瘫患者施加在机器人末端点处的力的估计值，从而获取患者的运动意图；利用比例控制器将其转化为机器人末端运动速度，并通过运动学雅可比逆矩阵映射为机器人各关节的角速度指令；将角速度指令输入到机器人关节内环控制器当中，控制各关节的伺服电机实现稳定的角速度输出，从而驱动机器人对患者主动运动意图进行跟随并实现康复训练的力辅助控制。