[发明专利]一种上下肢康复训练器的控制方法

说明书

本发明涉及一种上下肢康复训练器的控制方法，包括：控制器根据康复训练器反馈的电机电流实时计算使用者的肌肉力量，判断使用者的行为状态，输出不同行为状态下的电机转矩给电机，控制康复训练器运转从而实现对使用者的肢体康复训练。此种上下肢康复训练器的控制方法可实时检测患者对踏板的推力，据此实时改变电机的输出力矩，并且可智能切换主动或被动工作模式。由于上下肢康复训练器在工作过程中，控制器实时平滑调节电机输出力矩的大小，不会产生电机速度和力矩的突变，减少了患者感受到的踏板振动。由于控制器可以智能判断患者的推力状态，自动切换工作模式适配用户的肌肉力量，可以让患者在无需他人从旁协助的情况下，得到最舒适的使用体验。

技术领域

本发明涉及医疗康复领域，具体地涉及一种上下肢主被动康复训练器中控制电机输出力矩的方法。

背景技术

上下肢康复训练器通过电机带动踏板，辅助患者运动，适用于因各种原因导致运动障碍，自身行动能力处于恢复过程中的患者。

一些患者肌肉的剩余力量很低，这类患者的肌肉力量不足以支持他们做简单的站立，抬腿，行走等运动，这会导致患者的肌肉无法通过通常的运动得到充分有效的锻炼，且患者可能误认为自己的肌肉力量已经完全丧失。对于此种患者，上下肢康复训练器通过为踏车运动提供助力，辅助患者进行运动，帮助患者感受到自身肌肉的剩余力量，增强患者自信，缓解患者的痉挛发生。

一些患者的肌肉有一些剩余力量，这类患者可以用自己的力量踏动上下肢康复训练器的踏板。此时上下肢康复训练器可以提供可调节阻力，帮助患者进行锻炼。

一些患者介于二者之间，他们的肌肉力量虽有剩余，可以短时间支持肢体运动，但因为缺乏锻炼等原因，其体力不足以支持其做较长时间的主动运动，上下肢康复训练器需要在上述两种模式之间切换。

现有的上下肢康复训练器虽然可以在这两种模式中切换，但需要手动操作，上肢运动障碍的患者在训练过程中往往需要将上肢固定在训练器上，不能自己操作训练器，若患者需要在训练器提供助力和提供阻力之间切换，则需要他人的帮助。且切换过程中，电机运动模式的变化可能导致电机振动或速度突变，影响患者的使用体验。

发明内容

由于上下肢训练器在切换工作模式的过程中存在上述缺点，提出一种智能上下肢训练器控制方法，该方法通过实时识别患者的肌肉力量，自动改变上下肢训练器的主动或被动工作方式，这种工作模式的切换方式无需他人的帮助。并最大限度的减少主动和被动模式切换过程中的电机振动。

为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是：

一种上下肢康复训练器的控制方法，包括如下步骤：控制器根据康复训练器反馈的电机电流实时计算使用者的肌肉力量，判断使用者的行为状态，输出不同行为状态下的电机转矩给电机，控制康复训练器运转从而实现对使用者的肢体康复训练。

所述电机为上肢电机或下肢电机。

所述控制器根据康复训练器反馈的电机电流实时计算使用者的肌肉力量，包括：

当使用者使用上下肢康复训练器进行被动训练时，若速度不发生突变，则满足：

T_user+T_motor＝T_f (1)

其中，T_user为患者提供的推力,可按照上述公式推算其大小的相对变化以及具体值；T_f为电机轴的机械摩擦带来的阻力，是定值，通过训练器空载试验测量具体数值；T_motor为电机输出力矩，受到控制器的控制，可实时调节，可通过电流判断。

所述使用者的行为状态包括：被动模式、被动模式→主动模式过渡、主动模式、主动模式→被动模式过渡，形成状态切换的循环。