[发明专利]一种基于主动意图控制的便携式踝关节康复机器人

说明书

本发明涉及一种基于主动意图控制的便携式踝关节康复机器人，包括护腿固定机构，连接在护腿固定机构上的助行机构，连接在护腿固定机构上与助行机构相连的脚板机构，以及连接在脚板机构上的步态矫正机构，在脚板机构中集成有压力传感器系统和微处理器。本发明提供的足底压力传感系统，通过被试在使用过程，对被试足底压力信号的处理，来捕捉被试的主动运动意图。通过将主动运动意图转化为控制指令，可以控制助行机构，辅助被试完成踝关节背屈/跖屈的康复训练以及正常步态行走；可以控制步态矫正机构，完成踝关节内翻/外翻的康复训练。本发明为康复评价系统和训练系统提供了可靠的依据，整体控制精度较高，实时控制能力较好。

技术领域

本发明涉及医疗康复器械领域，特别是涉及一种下肢便携式踝关节康复机器人。

背景技术

对于脑卒中引起的下肢运动功能损伤特别是踝关节运动功能障碍的患者，尤其是用在脑卒中恢复中后期的患者，一般是指发病后的4～12周，相当于Brunstrom分期3～4期，此期患者从患肢肌肉痉挛明显，能主动活动患肢，但肌肉活动均为共同运动。到肌肉痉挛减轻，开始出现选择性肌肉活动。其临床症状表现在，脚踝成足下垂姿态，行走过程会出现“划圈”等异常步态。对于这类患者，有效的科学康复训练治疗对于最大限度的恢复下肢运动功能，促进末端神经康复带动下肢运动神经的康复，有着非常重要的意义。

康复机器人技术是近年来迅速发展起来的一门新兴技术，是机器人技术在医学领域的新应用，它主要用于帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，以达到康复训练和肢体神经康复的目的。

传统的外骨骼康复机器人治疗疗法中，由于机器处于固定安装位置，使得患者无法完成行走过程，步态纠正的训练和辅助行走，而且由于机器人被动式的工作模式，使得机器无法有效地激发患者主动运动意图，促进神经代偿。

由人体解剖学可知，踝关节可视为绕定点转动的球面关节，能够实现背屈/跖屈，内翻/外翻，内旋/外旋三种运动。目前踝关节康复训练器主要以单自由度的转动铰链作为训练设备，难以实现踝关节全面康复的要求，目前踝关节康复器主要以并联式为主，要求患者固定在座位上进行训练，难以满足患者自身在行走中，完成步态的纠正和主动意图的驱动下的康复训练。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术中存在的缺点，提供一种多自由度基于主动意图控制的便携式踝关节康复机器人，从人体下肢生物骨骼结构和步态行走规律中得到思路，并根据人体工程学特点设计，患者将其穿戴在踝关节处，通过在机器人本体上布置足底压力传感器系统，患者能自主控制机器人，从而有效的激发自身主动运动意图，促进神经代偿，采用电路集成和蓝牙通讯，能让机器摆脱复杂线路连接，可独立安装佩戴在患者腿部，能协助患者在日常行走中纠正异常步态，实现康复训练。

该结构能够满足患者完成背屈/跖屈，内翻/外翻运动，同时提供主动意图驱动装置，帮助患者完成主动意图驱动下的康复训练和日常行走。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种基于主动意图控制的便携式踝关节康复机器人，该装置包括护腿固定机构，连接在护腿固定机构上的助行机构，连接在护腿固定机构上与助行机构相连的脚板机构，以及连接在脚板机构上的步态矫正机构，在脚板机构中集成有足底压力传感系统和微处理器；

实施被试内翻/外翻训练时，通过足底压力传感系统感应被测患者脚板左右两侧压力差值的信号，并传递至微处理器，控制助行机构给步态矫正机构提供动力，带动步态矫正机构带动脚板机构实现往复转动；

实施被试背屈/跖屈及辅助步行训练时，通过足底压力传感系统中脚板前后压力差值的信号，并传递至微处理器，控制助行机构带动脚板一个周期的步态行走。

作为优选，所述护腿固定机构包括半圆弧状的上弧形板和下弧形板和连接上下弧形板的连板，上弧形板和下弧形板外端面上设有固定弹性魔术贴的穿孔。