[发明专利]一种下肢康复机器人控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种下肢康复机器人控制系统及控制方法，属于医疗器械领域。该控制系统包括动力模块、开发板、驱动模块、机器人本体、数据采集模块和工控机。动力模块连接开发板，开发板连接驱动模块，数据采集模块与工控机连接，其包括sEMG采集仪、传感器和光电编码器。该系统能够实时准确地检测患者下肢的训练和恢复情况，从而根据患者下肢实际情况调整训练模式和训练程度，提高了患者的康复训练效果。该方法采用上述控制系统对下肢康复机器人进行控制，使得康复机器人训练时的柔顺性和阻抗控制效果好，切换训练模式时自适应效果较佳，能够准确识别患者的主动意识指令，与患者的交互性高，有效地增加了患者的训练积极性和训练效果。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，更具体地说，涉及一种下肢康复机器人控制系统及控制方法。

背景技术

随着科学的发展，康复机器人技术作为机器人技术的一种，得到了迅速的发展。它是工业机器人和医用机器人的结合，其研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。

下肢康复机器人是肢体康复机器人的其中一种类型，其能够辅助下肢运动功能障碍患者模拟正常人的步态规律做康复训练运动，从而锻炼患者下肢肌肉，恢复神经系统对行走功能的控制能力以及患者正常走路机能。

但是，现有的下肢康复机器人在使用时，由于关节的转动训练是一个非线性的控制过程，以往的设计不能够很好的进行柔顺与阻抗控制，且在切换训练模式时，也会存在自适应效果一般，训练效果并不好。另外，以往的训练方式较为枯燥，很难调动起患者的主动训练积极性，随着训练时间的增加，很容易使患者感觉到无趣枯燥，降低训练兴趣。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的下肢康复机器人使用时，其解决了康复机器人使用时，不能很好地监测患者的实时情况，导致对于康复机器人的训练模式和训练程度控制不方便的问题，其能够实时准确地检测患者下肢的训练和恢复情况，从而根据患者下肢实际情况调整训练模式和训练程度，提高了患者的康复训练效果。

本发明还提供一种下肢康复机器人的控制方法，采用上述控制系统对下肢康复机器人进行控制，解决了现有的康复机器人的柔顺性与阻抗控制较差，且切换训练模式时自适应效果一般的问题，使得康复机器人训练时的柔顺性和阻抗控制效果好，切换训练模式时自适应效果较佳，能够准确识别患者的主动意识指令，与患者的交互性高，有效地增加了患者的训练积极性和训练效果。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种下肢康复机器人控制系统，包括动力模块、开发板、驱动模块、机器人本体、数据采集模块和工控机；所述动力模块连接开发板，所述开发板连接驱动模块，所述驱动模块用于驱动机器人本体工作；所述数据采集模块与工控机连接，包括用于采集患者下肢肌电信号的sEMG采集仪以及安装于机器人本体上，用于采集机器人本体工作时的数据并将数据传递至工控机的传感器和光电编码器。

进一步地，所述机器人本体包括从下到上依次设置的底座、抬升机构、床体和分别对称设置在床体两侧的一对大腿训练机构和一对小腿训练机构；

所述大腿训练机构包括小腿杆、固定脚板、大腿杆、滑轨、滑块和髋关节驱动单元；所述滑轨沿床体的长度方向设置在床体的侧边，所述滑块与滑轨连接形成移动副，滑块上端与小腿杆铰接连接；所述小腿杆的一端安装固定脚板，另一端与大腿杆的一端铰接连接，所述大腿杆的另一端铰接连接在床体上；所述髋关节驱动单元用于驱动大腿训练机构沿滑轨往复运动；