[发明专利]下肢类脑智能机械电子外骨骼及其综合控制系统

说明书

本发明涉及一种下肢类脑智能机械电子外骨骼及其综合控制系统，其技术特点是：包括重心调整装置、多个电子机械关节、多个连接杆、多个外骨骼、足部固定鞋和足底传感器；所述重心调整装置安装在腰部连接杆上，所述腰部连接杆、髋部电子机械关节、大腿外骨骼、大腿连接杆、膝部电子机械关节、小腿外骨骼、小腿连接杆、踝部电子机械关节依次相连接；电子机械关节内安装有关节角度及阻尼传感器并通过相应的关节机械驱动装置驱动产生动作。本发明设计合理，能够精确地感应各种动作并据此实现相应控制功能，同时，通过重心调整装置自动调整下肢平衡，保证行走的稳定性和可靠性，可有效地解决下肢功能丧失患者的康复效果缓慢的问题。

技术领域

本发明属于神经电生理技术领域，尤其是一种下肢类脑智能机械电子外骨骼及其综合控制系统。

背景技术

目前世界许多科研机构及公司都在研发机械外骨骼、机械假肢等产品，这些产品帮助肢体功能障碍的人们辅助肢体活动或肢体康复，目前这些产品均采用基于读取肌肉电信号、电子传感器信号或模块的方式驱动机械部分，这种方式只适用于部分人群，如肢体缺失或外周神经受损的人群，但并不适用于中枢传导通路受损的的人群如脑血管病导致的偏瘫病人、高位截瘫病人、运动神经元病(渐冻人)等病人。这类产品无法与大脑建立双向神经反馈通路，无法实现类脑全仿生功能。目前也有一些基于脑电信号驱动的机械外骨骼相关专利或产品，这类产品基于稳态视觉诱发电位(Visual evoked potentail，SSVEP)作为设备的控制核心，但SSVEP受限条件非常多：(1)客观因素包括：整个视觉传导通路任何一处有病变，都会导致该设备无法使用。如常见的近视远视，散光，青光眼，白内障，各种原因导致的复视，眼底出血，眼底动脉硬化，黄斑变性，各种原因引起的视乳头水肿，视神经萎缩及病变，视神经脱髓鞘，颅内肿瘤压迫视神经或视交叉，颅内的多种病变累及视神经传导通路(如最常见的脑梗死或脑出血等疾病)，视觉皮层病变如枕叶梗死出血等，都会使该设备无法使用。另外，支配眼外肌的动眼神经，滑车神经及外展神经，任何一个神经因为任何原因受损，均会使该设备无法使用，而这些疾病恰恰是临床非常常见的疾病。(2)主观因素包括：目前国际上公认的VEP检测方法是被试者观看不断翻转的黑白格棋盘，从而使视觉通路产生信号，来检测视觉通路是否通畅，但这种视觉诱发电位产生方式显然无法用来控制肢体运动。因此被试者要产生有效的、能对运动功能产生引导效果的视觉诱发电位，需要有能产生视觉诱发电位的有国际标准的公认的方案，方案不一致，会导致结果千差万别，很难得到公认。该设备的视觉电位产生方案，未经过广泛的临床实验及专业认可，可用性及可推广性尚不可知，以上两点原因，导致该设备使用范围大幅度受限以及可靠性无法推断。

直立行走是人类最基本的生理功能，一些疾病如：脑血管病、脊髓疾病、周围神经疾病及肌肉疾病等造成人偏瘫、截瘫或肌力不足，从而影响人正常行走功能。下肢早期力量及步态的康复训练就极为重要。但目前针对下肢功能康复在理论及机制上就存在问题，下肢功能的丧失，是由于中枢神经系统环路的被损造成，下肢本身并不存在问题，而目前的康复措施均毫无例外地把重点集中在下肢肢体本身上，因此导致神经康复的实际效果非常差。加之目前下肢康复设备及训练措施比较少，方法又比较单一，无法早期进行真实直立行走的力量及步态训练；而康复师的手法康复治疗又缺乏持续性、系统性和有效性，患者自主康复训练往往因效果缓慢而使患者丧失康复的信心而早早放弃。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种下肢类脑智能机械电子外骨骼及其综合控制系统，解决下肢功能丧失患者的康复效果缓慢的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：