[发明专利]一种基于虚拟现实的下肢康复训练机器人系统

摘要

本发明公开一种基于虚拟现实的下肢康复训练机器人系统，包括虚拟交互场景模块、生理参数采集模块、人机交互模块、控制模块和下肢康复训练机器人，虚拟交互场景模块模拟虚拟场景中虚拟人物的运动，并计算虚拟人物与虚拟环境相互作用力；人机交互模块显示患者生理参数、下肢康复训练机器人的运动状态以及与患者各向作用力并发送给控制模块；控制模块生成并发布控制指令；下肢康复训练机器人负责实现主动康复情形下的力反馈输出和被动康复训练情形下牵引患者进行康复训练。本发明通过建立虚拟人物模型，实现更为简单的虚拟场景交互，为康复训练机器人提供实时、友好，具有视觉、听觉、触觉多感知反馈的虚拟场景交互系统，激励患者主动地康复训练。

主权项

一种基于虚拟现实的下肢康复训练机器人系统，其特征在于：包括虚拟交互场景模块、生理参数采集模块、人机交互模块、控制模块和下肢康复训练机器人；其中，所述生理参数采集模块实时采集患者康复训练过程中的生理参数信息，并传输给人机交互模块；所述人机交互模块实时监控整个康复训练过程，并通过人际界面显示患者的生理参数信息、下肢康复训练机器人的运动状态以及下肢康复训练机器人所测得的与患者之间的各向作用力，然后将上述信息提供至控制模块；所述控制模块根据人机交互模块提供的信息和虚拟交互场景模块提供的虚拟场景交互信息，及时发布虚拟交互场景模块和康复训练机器人所需的控制指令；所述虚拟交互场景模块为患者提供实时的视觉和听觉交互，并将场景交互信息传给控制模块；所述下肢康复训练机器人根据控制模块的指令对患者进行康复训练；所述虚拟交互场景模块根据患者自主意愿或者患者康复状态选择相应场景，在虚拟交互场景中设有虚拟人物实时响应患者的动作，虚拟交互场景中结合所建立模型推断当前虚拟人物在虚拟场景中所受作用力，即可根据下肢康复训练机器人所发送的运行速度和运行位置信息，计算出当前虚拟人物模型在虚拟场景中所对应的运动姿态以及运动速度，其中，虚拟人物运动姿态为一个仅与下肢康复训练机器人运行位置线性相关的量，即下肢康复训练机器人运动至某一位置，虚拟人物对应一确定姿态，虚拟人物运动速度为一个仅与下肢康复训练机器人运行速度线性相关的量，即下肢康复训练机器人运动速度为某值时，虚拟人物对应一确定速度，根据运动姿态与运动速度对应预设公式计算得到所受的作用力，将所受作用力发送给控制模块，作为生成下肢康复训练机器人提供力反馈的指令所需的参考，并可以接收控制模块发出的场景或交互模式转换指令。