[发明专利]一种康复机器人主动训练控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于表面肌电信号的康复机器人主动训练控制方法和装置，可以用于各类具有表面肌电信号采集功能的上肢或下肢康复机器人中，在康复训练过程中，首先从两块对应肌肉中采集表面肌电信号，利用频率跟踪算法实时提取表面肌电信号中的频率及相位等患者主动运动模式信息，根据相位信息生成机器人的参考训练轨迹，根据实际运动误差控制机器人的输出扭矩，辅助患者完成康复训练任务。本发明仅使用双通道表面肌电信号实现康复机器人多关节主动训练，采集处理方便，能够实现对被试者主动运动意图的实时监测和康复机器人的主动康复训练，提高康复训练效率。

技术领域

本发明涉及康复医疗技术领域，具体涉及一种基于表面肌电信号的康复机器人主动训练控制方法。

背景技术

随着中国社会老龄化的加剧，越来越多的老人由于中风等原因造成上肢瘫痪，给日常生活带来非常大的不便。瘫痪患者可以通过大量的康复训练激发大脑可塑性，恢复一定的运动能力，实现生活自理，提高生活质量，最大程度的回归社会。机器人辅助康复训练能够节约大量的人力物力，并能够对患者康复水平进行实时量化的评估，根据患者的康复状况循序渐进的进行训练。

目前的大部分康复机器人仅能完成被动训练任务，无法根据患者的主动运动意图完成主动康复训练。表面肌电信号能够反映人体肌肉的活动，可以体现患者的主动运动意图。对于多关节运动任务，从多于两块相关肌肉获得表面肌电信号，采集处理时间长，算法复杂，对患者主动运动意图的识别精度和可靠性差，难以实际应用。本发明为克服上述存在的问题，仅使用双通道表面肌电信号，实现上肢或者下肢康复机器人的多关节主动训练。

发明内容

目前大多数康复机器人仅能完成被动训练任务，无法完成主动康复训练。为解决上述问题，本发明使用两通道表面肌电信号，实现上肢或者下肢康复机器人的多关节主动训练，增加康复机器人的训练功能，提高康复训练效率。

根据本发明一方面，提出了一种基于表面肌电信号的康复机器人主动康复训练控制方法，该方法包括：

在步骤101中，在重复性的康复训练过程中，采集相对应的两块肌肉的表面肌电信号，得到两通道表面肌电信号；

在步骤102中，对采集到的两通道表面肌电信号进行预处理操作，得到周期性的表面肌电复合信号；

在步骤103中，利用频率跟踪算法从所述表面肌电复合信号中提取频率和相位运动模式信息；

在步骤104中，利用相位运动模式信息和正常人的运动轨迹在线生成期望运动轨迹，再根据轨迹跟踪误差控制机器人的输出力，辅助患者完成期望的训练任务。

根据本发明另一方面，提出了一种基于表面肌电信号的康复机器人主动康复训练控制装置，该装置包括：

采集模块，用于在重复性的康复训练过程中，采集相对应的两块肌肉的表面肌电信号，得到两通道表面肌电信号；

预处理模块，用于对采集到的两通道表面肌电信号进行预处理操作，得到周期性的表面肌电复合信号；

模式信息提取模块，用于利用频率跟踪算法从所述表面肌电复合信号中提取频率和相位运动模式信息；

控制输出模块，用于利用相位运动模式信息和正常人的运动轨迹在线生成期望运动轨迹，再根据轨迹跟踪误差控制机器人的输出力，辅助患者完成期望的训练任务。

本发明公开的基于表面肌电信号的康复机器人主动康复训练控制方法和装置，仅使用两通道的表面肌电信号识别患者的主动运动意图和运动模式，实时、在线生成训练轨迹，控制机器人提供合适的辅助力，实现多关节主动康复训练。该方法简单可靠，能够方便地应用于各类上肢康复机器人和下肢康复机器人，增加康复训练功能，提高康复训练效率。

附图说明

图1是本发明基于表面肌电信号的康复机器人主动训练控制方法的方法流程图；