[发明专利]用于下肢康复机器人的人机交互系统及方法

权利要求书

1.用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述人机交互系统包括运动捕捉模块、足部信息采集模块、生理信息采集模块、数据处理与监测模块、运动控制模块和人机交互模块；

所述运动捕捉模块，用于采集患者在下肢康复训练过程中全身的运动信息；

所述足部信息采集模块，用于采集患者在下肢康复训练过程中足部的压力信息；

所述生理信息采集模块，用于采集患者在下肢康复过程中的生理信号；

所述数据处理与监测模块，与所述运动捕捉模块、足底信息采集模块、生理信息采集模块、运动控制模块以及所述人机交互模块均连接，所述数据处理与监测模块实时获取处理后的运动信息、足部的压力信息、生理信号以及人机交互模块发送的指令，并根据这些信息向运动控制模块输出对应的控制指令，所述控制指令包括但不限于所述下肢康复机器人的运行指令、所述下肢康复机器人的停止指令以及改变所述下肢康复机器人运行状态的指令；

所述运动控制模块，与所述数据处理与监测模块相连，根据所述数据处理与监测模块发出的指令计算执行机构中各电机的转动速度，控制所述下肢康复机器人的运动；

所述人机交互模块，与所述数据处理与监测模块相连，用于实时监控整个下肢康复训练过程，通过人机交互界面显示处理后的运动数据、足部的压力信息以及生理信号，并从操作人员处接受指令，所述人机交互模块向数据处理与监测模块发送指令，改变康复机器人的运行状态。

2.根据权利要求1所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述生理信号包括但不限于心率、血氧、肌电和脑电信号。

3.根据权利要求1所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述运动捕捉模块包括深度相机、角度传感器、惯性传感器和力矩传感器，

所述深度相机布置在所述下肢康复机器人的前方，所述角度传感器安装在所述下肢康复机器人的外骨骼关节旋转处，在患者的小腿和足部均安装有所述惯性传感器，所述力矩传感器安装在所述下肢康复机器人的外骨骼关节旋转处。

4.根据权利要求1所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述足部信息采集模块包括鞋垫、微控制器和安装在鞋垫内的多个压力传感器，多个所述压力传感器用于采集安装位置处的压力大小，微控制器用于将各压力传感器采集到的数据进行处理并传输至数据处理与监测模块。

5.根据权利要求1所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述生理信息采集模块包括用于采集患者训练过程中的心率信号的心率传感器、用于采集患者训练过程中的的肌电信号的肌电信号传感器和用于采集患者训练过程中的脑电信号的脑电信号传感器。

6.根据权利要求1所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述运动控制模块中设置有紧急停止单元，用于控制所有电机停止工作。

7.根据权利要求1-6任一所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述人机交互模块包括患者信息管理单元、训练设置管理单元、步态预设单元、游戏训练单元和训练总结单元；

所述患者信息管理单元，用于录入、保存以及调取患者的身份信息、病情信息、身体尺寸参数、康复治疗方案以及以往的训练数据；

所述训练设置管理单元，用于调整患者在进行下肢康复训练的过程中下肢康复机器人的运行参数；

所述训练步态预设单元，用于以患者的身体参数以及训练所需的步态参数为依据，预先设定患者在康复训练过程中的指导步态轨迹；

所述游戏训练单元，与所述运动捕捉模块连接，用于实时获取处理后的人体运动信息，并反映在患者进行的下肢康复游戏中，并用于管理游戏的模式、游戏的难度等级、游戏语音的播放、游戏的进度、训练过程中患者与游戏内容的互动以及控制游戏的显示与隐藏；

所述训练总结单元，用于在下肢康复训练结束后，总结康复训练的结果。

8.根据权利要求7所述的用于下肢康复机器人的人机交互系统，其特征在于，所述身体参数包括但不限于身高、体重、年龄、性别、大腿长、小腿长、膝宽、足长。