[发明专利]基于脑电交互及肌电检测的上肢康复外骨骼闭环控制系统及方法

说明书

一种基于脑电交互及肌电检测的上肢康复外骨骼闭环控制系统，包括显示器数据反馈和视觉频闪刺激模块、脑电信号的采集模块、脑电信号预处理模块、脑电信号的分类算法模块和肌电信号采集模块，所述脑电信号的分类算法模块将分析处理得出的控制信号传输至外骨骼控制电路模块。以及提供一种基于脑电交互及肌电检测的上肢康复外骨骼闭环控制方法。本发明采用通过基于SSVEP的视觉脑机交互控制方式，简化了使用操作。使用者只需通过视觉注视，即可完成界面选择切换、模式点击确认等基本操作，康复训练中可更专注于双手的协调动作。

技术领域

本发明属于上肢康复训练技术领域，涉及一种基于脑电交互及肌 电检测的上肢康复外骨骼闭环控制系统及方法。

背景技术

截止2020年2月，中国有8500万残疾人，而在后天瘫痪的疾病 中，中枢神经损伤导致的瘫痪是我国致残率最高的疾病之一，其中脑 卒中(CVA)和脊髓损伤(SCI)是目前最常见的瘫痪原因。数据显示， 我国目前有脑卒中患者约600余万，但是幸存者中约有70％～80％不同 程度丧失劳动能力，重度致残者占40％以上，复发率41％，然而因为中 国康复医疗行业存在着医疗资源地区分布不均，康复行业医务人员短 缺，康复行业服务能力不充足等问题，以及患者本身康复训练意识的 缺乏，据统计，幸存者中只有5％左右的患者得到了基本康复服务。综 上脑卒中患者大多丧失劳动力，给自身及家庭带来巨大负担，严重影 响患者及其家庭的生活质量，给国家带来庞大的经济和病理负担。近 年来，伴随着科技发展，康复器材的研究也有大发展，“十四五”规 划和2035年远景目标建议明确了包括脑科学在内的八个科技前沿领 域。其中脑机接口以脑电波为交互媒介，在对于康复医学以及康复机器人的研究方面有巨大的应用前景和理论意义。

我国康复机器人研究仍处于起步阶段。目前主要研究活动都集中 在哈尔滨工业大学、清华大学、哈尔滨工程大学等校园研发中心，但 多数仍处于实验室研发阶段，少部分能实现产业化和智能化，且多数 以简易型康复器械居多。

北京龙福康上肢关节康复器，可帮助进行腕关节、前臂及肩关节 旋转运动和抗阻力主动运动；增加关节软骨的营养和代谢能力。哈尔滨 工业大学工东岩等研制的外骨骼式康复机器人通过提取识别健康侧上 肢的表面肌电信号，控制患肢运动，可以对患者上肢进行主动、被动 和辅助运动三种康复运动。

瑞士Hocoma公司产品系列丰富，几乎垄断我国高端层面康复机器 人市场。核心产品Lokomat是能够提供实时反馈与评估的步态训练机 器人，对中风、脊髓损伤、创伤性脑损伤、多发性硬化症等神经系统 疾病患者具有良好的康复成果。Erigo是一款集成的倾斜机器人系统， 被用于长期卧床病人的早期阶段的神经康复训练。

以上研究对本公开内容的开发与设计有重要参考意义。但同时可 以发现，当前上肢外骨骼的康复装置的研发多通过肌电信号控制，且 大多为固定式医疗器械，因此在运用脑机接口技术以提升人机交互功 能，研发更为便携化、家庭式的康复器材，还有待进一步的研究开发

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种基于脑电交互及肌 电检测的上肢康复外骨骼闭环控制系统及方法，采用通过基于SSVEP 的视觉脑机交互控制方式，简化了使用操作。使用者只需通过视觉注 视，即可完成界面选择切换、模式点击确认等基本操作，康复训练中 可更专注于双手的协调动作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于脑电交互及肌电检测的上肢康复外骨骼闭环控制系统， 包括显示器数据反馈和视觉频闪刺激模块、脑电信号的采集模块、脑 电信号预处理模块、脑电信号的分类算法模块和肌电信号采集模块， 所述脑电信号的分类算法模块将分析处理得出的控制信号传输至外骨 骼控制电路模块；