[发明专利]一种手指镜像康复训练系统

说明书

本发明公开了一种手指镜像康复训练系统，包括肌电信号采集模块、压力采集模块、主控制模块、康复机器人模块、人机交互虚拟环境模块以及康复评估模块。优点：本发明的系统通过肌电信号采集模块、压力采集模块、主控制模块、康复机器人模块、人机交互虚拟环境模块以及康复评估模块构建了手指镜像康复训练系统，而且具有虚拟康复交互场景，能够帮助指肌能损伤患者进行高效率的康复训练，通过压力采集模块还能够实现康复效果评价。

技术领域

本发明涉及一种手指镜像康复训练系统，属于自动化控制技术领域。

背景技术

因脑中风手术所引发的因中枢神经损伤而导致的手部运动功能障碍必然会给患者的日常生活带来巨大的不便。目前针对这种致残情况，需要通过重复而高强度的训练以刺激皮质层的重组，并加强患肢的习得性应用，借此帮助患者恢复手部运动功能。

临床上对手部患者的康复方法很大程度依赖于治疗医师对患者一对一的物理治疗。传统的手部康复训练方法是依靠专业的理疗医师对患者进行手把手的训练。对于这种病患，医生的辅助训练虽有一定的帮助，但是不会太理想，不能完全达到理想的康复效果，这种训练方式存在如下诸多问题：首先，治疗师一次只能对一名患者进行运动训练，训练效率不高，并且由于治疗师在操作过程中带有主观态度的原因，可能无法保证患者得到足够的训练强度，或者是训练强度超出患者的忍受极限，治疗效果往往取决于治疗师的经验和水平；其次，缺少精确的控制指标和记录训练参数(比如运动速度、轨迹、强度等等)，不能为确定和改进治疗方案提供合理的理论依据；再有，康复评价指标不够客观，不利于后续更加深入的研究康复机理；一些直观的反馈信息不能实时的提供给患者，整个训练过程患者被动的参与治疗，从主观上影响康复效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种手指镜像康复训练系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种手指镜像康复训练系统，包括肌电信号采集模块、压力采集模块、主控制模块、康复机器人模块、人机交互虚拟环境模块以及康复评估模块；

所述肌电信号提取模块用于提取健侧和患侧的肌电信号并传输给主控制模块，所述主控制模块用于根据健侧的肌电信号以及控制康复机器人模块动作，所述压力采集模块用于采集健侧和患侧的手指压力信号，并转化为电信号传输给康复机器人模块，康复机器人模块控制患侧的手指同步健侧的手指动作并输出同样的作用力，所述主控制模块同时控制人机交互环境模块模拟显示手指对应的运动姿态，所述压力采集模块输出的电信号还传输给所述康复评估模块，用于判断康复效果。

进一步的，所述肌电信号提取模块包括环形阵列式肌电传感器和蓝牙设备，环形阵列式肌电传感器用于采集健侧和患侧的前臂端的肌电信号，并通过蓝牙设备传输给主控制模块。由于人体指关节的控制肌肉主要由分布在前臂部分，包括手背面的指伸肌和前面的指屈肌。因此，通过环形阵列式肌电传感器提取的肌电信号最佳而且，通过蓝牙设备无线传输，更轻便快捷。

进一步的，还包括预处理模块，用于对肌电信号提取模块采集的肌电信号采用时变功率谱方法提取信号特征，并采用LSTM模型进行学习分类，得到去除干扰的肌电信号，并传输给主控制模块。能够有效去除诸如：电源、通信、力矩、传感器等元件带来的内部噪音以及外部电磁辐射干扰。

进一步的，所述预处理模块的处理过程为：

将肌电信号提取模块采集的肌电信号分为两组。