[发明专利]一种多关节肢体康复训练系统及方法

权利要求书

1.一种多关节肢体康复训练系统，其特征在于，包括与肌肉机械运动辅助装置连接的多通道感知引领装置；

所述多通道感知引领装置包括与感知提示电极阵列电连接的刺激发生器，所述刺激发生器用于根据肌电信号产生相应的神经肌肉电刺激信号并发送至所述感知提示电极阵列；

所述肌肉机械运动辅助装置包括可穿戴装置及设于所述可穿戴装置内部的辅助运动装置，所述辅助运动装置用于根据辅助运动信号对所述可穿戴装置中所需运动的部位进行辅助运动。

2.根据权利要求1所述的多关节肢体康复训练系统，其特征在于，所述系统还包括分别与所述肌肉机械运动辅助装置及多通道感知引领装置电连接的控制装置，所述控制装置用于将产生的肌电信号及辅助运动信号分别发送至所述多通道感知引领装置及肌肉机械运动辅助装置。

3.根据权利要求2所述的多关节肢体康复训练系统，其特征在于，所述可穿戴装置包括分别设于袖套两端的肩带及手套，所述肩带与所述袖套一体化成型，所述肩带的末端设有对肩带长度进行调节的调节结构；所述手套包括一体化成型的手部及设于所述手部一侧表面的指套。

4.根据权利要求3所述的多关节肢体康复训练系统，其特征在于，所述手部包括固定结构、掌部结构及通过连接结构与所述掌部结构连接的指部结构，所述连接结构呈J型。

5.根据权利要求3所述的多关节肢体康复训练系统，其特征在于，所述辅助运动装置包括分别设于所袖套及手套内部的第一气囊及第二气囊，所述第一气囊及第二气囊的输入/输出端通过输气管路管道与气泵连接的，所述输气管路管道上设有与控制装置电连接的压力传感器及电磁阀。

6.一种多关节肢体康复训练方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任意一项所述的多关节肢体康复训练系统，所述方法包括：

获取受训者皮肤表面的肌电信号；

根据所述肌电信号产生神经肌肉电刺激信号并发送至感知提示电极阵列，以使所述感知提示电极阵列对当前肌肉群进行神经肌肉电刺激，提示和/或辅助肌肉群运动；

根据所述肌电信号产生辅助运动信号并发送至辅助运动装置，以使所述辅助运动装置对可穿戴装置中所需运动的部位进行辅助运动。

7.根据权利要求6所述的多关节肢体康复训练方法，其特征在于，根据所述肌电信号产生辅助运动信号并发送至辅助运动装置的方法包括：

根据所述辅助运动信号、优先运动关节模型及关节运动模型对所需运动的关节及方向进行确定；

根据所需运动的关节、方向及辅助运动模型得到对所需运动的关节进行辅助运动的辅助运动信息，并根据所述辅助运动信息向所述辅助运动装置下发根据辅助运动信号。

8.根据权利要求7所述的多关节肢体康复训练方法，其特征在于，所述优先运动关节模型及关节运动模型分别为：

Joint(t)＝Maxw_i|M_i(t)|，

其中，M_i(t)为用于关节运动的肌肉i的归一化肌电信号幅值；w_i为预设i肌肉的权重值；w_i|M_i(t)|为用于关节运动的所有肌电信号集；y_i(t)为受训者对肌肉i主观收缩的实时幅值；y_iMax为受训者对肌肉i产生主观收缩时的最大值；M_ext(t)为归一化并取绝对值后关节展肌的实时肌电信号；M_fle(t)为当前关节屈肌的肌电信号。

9.根据权利要求7所述的多关节肢体康复训练方法，其特征在于，所述辅助运动模型为：

其中，Pj(t)辅助当前关节j内部的实时气压；阈值为要稳定获得机械辅助所需的最低肌肉输出；M_i(t)为用于关节运动的肌肉i的归一化肌电信号幅值；P_jMax为辅助运动装置输出的辅助运动最大值；P_jMin辅助运动装置输出的辅助运动最小值。

10.根据权利要求1所述的多关节肢体康复训练方法，其特征在于，根据所述肌电信号产生神经肌肉电刺激信号的刺激模型为：

其中，S_i(t)为刺激发生器在肌肉i上产生的实时感知刺激强度；S_iMax为感知提示电极阵列在肌肉上产生感刺激的最小有感刺激强度；S_iMin为感知提示电极阵列在肌肉上产生感刺激的最大有感刺激强度，并且该强度不引起肌肉主动收缩。