[发明专利]下肢康复机器人训练控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种下肢康复机器人训练控制方法，包括：采集下肢康复机器人自由态下的运动轨迹并建立所述下肢康复机器人的动力学方程，以测算患者腿部负载；手动控制下肢康复机器人运动，结合运动想象脑‑机接口，建立脑电反馈与训练强度的映射关系；停止手动控制，通过测算的患者腿部负载及建立的脑电反馈与训练强度的映射关系设定一个适中的训练水平，记录每次训练达到的训练成果；根据每次训练达到的训练成果制定下次训练开始时的初始训练水平。本发明还涉及一种下肢康复机器人训练控制系统。本发明能够对需要下肢康复的患者进行有效训练，实时感知患者对于训练强度的意愿，实时调整训练系统的运动参数，以达到优化训练效果，提升训练效率的目的。

技术领域

本发明涉及一种下肢康复机器人训练控制方法及系统。

背景技术

具有肢体残障和瘫痪的病人数量逐年增加，而对于由神经损伤导致肢体障碍的患者，肢体功能能否恢复关系着其后期生活质量。肢体障碍的恢复是一个漫长的过程，对于经过手术以及药物治疗后的患者，目前有效的运动机能恢复手段就是康复运动训练。

随着老龄化的加剧，需要进行康复治疗的患者与日俱增，与此同时具有相关资质的康复训练师极其匮乏，传统疗法全程需要人工介入，效率低下，费用高，患者的经济负担较重。目前进口的康复设备价格居高不下，急需一款下肢康复训练系统来用机器人辅助康复训练，从而提高效率，降低成本，减少理疗人员的体力消耗，优化康复医疗资源的配置。

总而言之，目前的下肢康复训练系统存在如下问题：

其一，对于病情复杂的患者效果有限：多以单自由度为主，无法应对多个肢体关节具有运动障碍的情形；

其二，没有因人而异的个性化训练功能：每个患者的身体条件、精神健康水平以及对于训练强度的耐受程度均不同，统一的训练模式无法准确契合患者的个人意愿，训练效果不佳甚至有造成病情加剧的风险；

其三，舒适度差、患者的体力负担重：多数需要要求患者处于站姿，增加患者的体力负担，降低单次康复训练时间，延长康复训练周期，甚至部分不具有站立能力的患者无法适用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种下肢康复机器人训练控制方法及系统，其能够使用机器人对需要下肢康复的患者进行有效训练。

本发明一种下肢康复机器人训练控制方法，该方法包括如下步骤：a.采集下肢康复机器人自由态下的运动轨迹并建立所述下肢康复机器人的动力学方程，以测算患者腿部负载；b.手动控制下肢康复机器人运动，结合运动想象脑-机接口，建立脑电反馈与训练强度的映射关系；c.停止手动控制，通过测算的患者腿部负载及建立的脑电反馈与训练强度的映射关系设定一个适中的训练水平，通过脑电反馈动态调整训练强度，记录每次训练达到的训练成果；所述适中的训练水平指兼顾患者的适应力、舒适度和训练效率的训练水平；d.根据每次训练达到的训练成果制定下次训练开始时的初始训练水平。

进一步地，所述的动力学方程如下：

式中的M、B、K分别为6×4的三个矩阵，分别表征质量、阻尼和刚度，f_e为所述下肢康复机器人所受的外力。

进一步地，所述的步骤b具体包括：

步骤b1，特征提取：由两个过滤器组成，第一过滤器通过计算输入信号与空间滤波矩阵的矩阵乘法来实现任何线性空间滤波操作，对于自发脑电中的健康成年人常见频段进行滤除；第二过滤器为时间过滤器，采用希尔伯特-黄变换(HHT)进行能量特征提取；