[发明专利]基于语音信号控制的上肢功能康复训练系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于脑卒中造成的上肢功能障碍康复训练系统，尤其是一种应用于脑瘫、外伤、高位截瘫、周围神经损伤等引起的上肢功能障碍的康复训练系统。

背景技术

国务院2006年抽样调查表明，我国仅脑卒中幸存患者就有600多万， 其中偏瘫、行走能力丧失是最主要的后遗症。脑卒中后大约有85%患者伴有上肢功能缺损，他们中的55-75%患者在发病后3－6个月仍伴有上肢功能障碍，研究脑卒中后上肢功能的恢复问题已成为临床康复领域中最富有挑战性的课题。目前上述上肢功能障碍主要采用强制性运动疗法（CI）、运动想象(MI)疗法、神经训导疗法、生物反馈疗法、EMG-stim疗法、CPM疗法等，但上述疗法都存在不同程度的局限性。由于许多患者存在初期表面肌电丧失、上肢功能严重障碍等问题，因此肌电生物反馈疗法、EMG-stim疗法等难以应用，另外CPM疗法需要操作设备，严重功能障碍患者需要专门人员协助，因此如果能把语音控制技术应用于系统控制与辅助触发，将对改进上述康复训练问题具有实际意义。另一方面，研发一种能综合利用主要治疗新方法并适应多种上肢功能障碍的新型康复治疗系统，也将对提高我国脑卒中患者上肢功能障碍康复水平、促进我国上肢康复训练设备的创新与产业发展具有重要意义。

发明内容

本发明是要提供一种基于语音信号控制的上肢功能康复训练系统，该系统用语音信号控制上肢连续被动训练（CPM），使患者能够通过说出控制命令即可自主控制上肢功能综合康复训练系统完成上肢的CPM训练。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于语音信号控制的上肢功能康复训练系统，包括主控模块、CPM运动模块、语音模块以及控制面板，其特点是：

用户通过控制面板选择语音操作模式后，发出语音命令，通过麦克风传递至语音模块，语音模块经过接收、分析后匹配至相关的控制命令请求，传送给主控模块，主控模块将请求转化为相应的控制命令传送至CPM运动模块，从而带动患者上肢进行运动。

1、主控模块由PC机、输入设备、通讯设备、控制程序四大部分组成，用户通过PC机和控制程序选择训练模式、时间、强度、系统操作方式、记录病历后，输入设备接收输入装置、语音模块、CPM运动模块传送的反馈信息，并进行处理后向人机交互显示器、语音模块、CPM运动模块发出控制命令。

2、CPM运动模块由控制模块，腕、肘、肩关节转动电机，减速机构，佩带装置组成，控制模块用于接收系统主控模块的控制命令，并输出控制信号给腕、肘、肩关节转动电机，腕、肘、肩关节转动电机启动后将动力经过减速机构传递至佩带装置，由佩带装置带动患者肢体运动，进行康复训练。

   本发明的有益效果是：

  本发明利用语音识别技术，使患者能够通过说出控制命令即可自主控制上肢功能综合康复训练系统完成上肢的CPM训练，而不需要康复医生时刻陪同。与以往的上肢功能康复训练系统相比，本发明的语音控制上肢CPM增强了患者在康复训练过程中的参与度，尤其在偏瘫初始，患者处于软瘫期，语音识别技术可以很好的帮助患者独自进行CPM训练。这样由患者自主控制康复训练的过程，能够使患者更主动地参与到康复训练中，有助于神经感官与肢体运动联系的重新建立，有助于康复效果的提升，同时该创新之举还为系统提供语音交互功能，使患者能更好的理解康复训练的目的，建立康复训练与实际生的联系，帮助患者更快的回归生活、回归工作。

附图说明

图1是基于语音信号控制的上肢功能康复训练系统结构框图；

图2是基于语音信号控制的上肢功能康复训练系统实例控制流程图；

图3是语音信号处理模块结构框图；

图4是 CPM运动模块结构框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

本发明主要功能是语音信号控制上肢连续被动训练（CPM）。

语音识别技术与上肢功能康复训练结合是本发明的一大创新之处。语音识别技术为系统提供语音控制功能，与以往的按键式操作并存。语音信号控制上肢连续被动训练是指利用麦克风采集患者说出的语音指令，包括肘关节伸展、肘关节屈曲、肩关节伸展、肩关节屈曲、肩关节内收、肩关节外展六个控制命令，再通过语音控制模块对其分析、识别，从而执行相应的训练动作，实现上肢三个自由度的CPM训练。

本发明中的语音信号控制上肢连续被动训练（CPM）通过以下四种方式实现：

（1）能够识别使用者通过声音发出的训练控制命令，实现腕关节两个自由度、肘关节一个自由度、肩关节三个自由度的运动。