一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及康复训练技术领域，尤其是指一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法，包括上位机，还包括运动辅助器械、运动控制模块、主控模块以及操作模块；所述操作模块包括有输入选择单元；所述运动控制模块包括控制电机以及均设于运动辅助器械上的弯曲传感器和体感控制器，所述控制电机以及弯曲传感器均与主控模块电连接，所述主控模块与上位机电连接。本发明专利技术提供的一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法，采用镜像康复训练，通过获取健侧手的运动数据来动态调整偏瘫手的康复训练方式，可以更全面有效、更符合手臂运动力学特征地进行上肢的康复训练。

An Upper Limb Rehabilitation System and Method Based on Wrist Joint and Rehabilitation Glove

The invention relates to the technical field of rehabilitation training, in particular to an upper limb rehabilitation system and method based on wrist joint and rehabilitation glove, including a host computer, including motion assistant apparatus, motion control module, main control module and operation module; the operation module includes an input selection unit; the motion control module includes a control motor and a motion assistant device. The bending sensor and the somatosensory controller on the machine are electrically connected with the main control module, and the main control module is electrically connected with the upper electromechanical device. The invention provides an upper limb rehabilitation system and method based on wrist joint and rehabilitation glove. The upper limb rehabilitation training can be more comprehensive, effective and more in line with the characteristics of arm kinematics by adopting mirror rehabilitation training and dynamically adjusting the rehabilitation training mode of hemiplegic hand by acquiring the movement data of the healthy side hand.

【技术实现步骤摘要】
一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法
本专利技术涉及康复训练
，尤其是指一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法。
技术介绍
中国每年新发脑卒中患者约200万人，脑卒中会导致患者肢体出现不同程度的运动功能障碍，70％～80％的脑卒中患者因为残疾不能独立生活。手是人类日常生活中使用频率较高的肢体部位之一，人手解剖结构相对复杂，手指外伤术后，常会伴有各种后遗症或并发症，严重影响偏瘫手运动功能。由此可见，外伤手术后的康复护理，减少上述症状的发病率。我国现代康复医学事业起步于20世纪80年代中期，关于手功能康复研究较国外相对较少。最近几年国内外出现了不同类型的腕手运动训练设备，哈尔滨工程大学研制的多功能手臂康复训练器，但只能完成前臂内旋动作。当今康复训练器的发展趋势是功能的集成化、训练模式的多样化，侧重发展康复训练设备运动功能的实时评估功能、运动模式和参数的智能化调整功能，以及康复设备的环境适应能力。因而，如何设计更符合人体手臂运动模式，是当下亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的问题提供一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统及方法，患者佩戴运动辅助器械，先由健侧手做出目标动作，再根据健侧手的运动数据来设置运动辅助器械的运动参数，在输入选择单元选择适合的康复训练方式，最后在运动辅助器械的协助下让偏瘫手完成目标动作，该康复系统采用镜像康复训练的方法，通过获取健侧手的运动数据来动态调整偏瘫手的康复训练方式，可以更全面有效、更符合手臂运动力学特征地进行上肢的康复训练。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，包括上位机，还包括用于穿戴并辅助上肢动作的运动辅助器械、用于控制和调整运动辅助器械的运动控制模块、用于发送控制命令到运动辅助器械、运动控制模块的主控模块以及用于存储康复数据信息以及选择康复处方的操作模块；所述操作模块包括用于选择康复训练方式以及分析观察康复训练数据的输入选择单元；所述运动控制模块包括用于控制运动辅助器械辅助患者手臂完成目标动作的多个控制电机以及均设于运动辅助器械上的弯曲传感器和体感控制器，所述控制电机以及弯曲传感器均与主控模块电连接，所述主控模块与上位机电连接。其中，所述运动辅助器械包括康复手套和腕关节康复器，所述康复手套用于辅助患者的手指运动，所述腕关节康复器用于辅助患者的手臂运动，所述弯曲传感器和体感控制器均设于康复手套上。其中，所述腕关节康复器包括两个用于穿戴于手臂的外壳以及两个用于辅助手臂动作的机械臂，所述机械臂的两端分别连接两个外壳，所述机械臂的关节处装设有限位开关，所述限位开关与主控模块电连接。进一步的，所述运动控制模块还包括支架，所述控制电机固定于支架上，控制电机的转轴连接有转动杆，所述转动杆外套设有柔性管，所述柔性管与转动杆之间留有缝隙，所述转动杆上绕设有柔性线；所述柔性管下方固定有滑动柱，所述支架上固定有用于控制滑动柱上下移动的滑动件，所述滑动件与主控模块电连接。其中，所述操作模块还包括数据库以及康复游戏单元，所述数据库用于存储患者和治疗师的基本信息、弯曲传感器的数据以及体感控制器的数据，所述康复游戏单元用于增加患者康复训练的乐趣。进一步的，所述上肢康复系统还包括与主控模块电连接的FES功能性电刺激模块。一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复方法，包括以下步骤：a.在操作模块录入患者的基本信息并进行康复参数设定，选择符合患者的预设康复处方；b.系统开始进行康复训练，将步骤a中设定好的康复参数发送到主控模块，同时患者健侧手或者治疗师佩戴运动辅助器械并进行运动；c.主控模块采集运动辅助器械上的弯曲传感器的数据，再配合步骤a中设定的参数，确定控制电机的运动长度和速度以及基本康复运动训练方式；d.根据确定的电机参数以及训练方式，控制偏瘫手侧的运动辅助器械的运动，帮助偏瘫手进行康复训练；e.弯曲传感器和体感控制器将采集到的数据传输到上位机，建立患者偏瘫手完整的三维模型，用于观察分析患者的康复训练成果。进一步的，所述上肢康复方法中，采用FES功能电刺激模块帮助患者做康复训练，具体步骤为：f1.主控模块采集运动辅助器械上的弯曲传感器的数据，并接收上位机发过来的参数设定信息；f2.主控模块将采集的数据和接收的参数信息转换为机器语言；f3.主控模块根据这些机器语言发出具体设置指令；f4.FES功能电刺激模块接收主控模块的指令，调节自身电刺激的频率及强度。其中，所述操作模块包括数据库、输入选择单元以及康复游戏单元，操作模块的操作步骤包括：g1.治疗师由输入选择单元录入患者的基本信息以及治疗师的信息，并将所有信息保存至数据库里；g2.由输入选择单元选择FES功能电刺激的预设康复训练处方以及基本康复运动训练方式；g3.将弯曲传感器和体感控制器等采集的数据保存到数据库内，并根据这些数据进行3D建模，显示偏瘫手训练的三维动作。其中，所述基本康复运动训练方式包括主动运动方式、被动运动方式以及主被动结合运动方式；选择主动运动方式时，患者根据不同外界阻尼条件，自主完成规定训练动作；选择被动运动方式时，患者处于放松状态，由外力促使其完成特定训练动作；选择主被动结合运动方式时，事先设定一个运动学目标，患者先尽自己最大的努力来完成动作，外力通过调节患者发力的方向和大小，使患者完成目标动作。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统和康复方法，患者佩戴运动辅助器械，先由健侧手穿戴运动辅助器械并做出动作，主控模块采集运动辅助器械上的弯曲传感器以及体感控制器的数据，来确定控制运动辅助器械的控制电机的工作数据，再通过输入选择单元选择适合的基本康复运动训练方式，最后在设置好相关数据参数的运动辅助器械的协助下让偏瘫手完成目标动作。该康复系统采用镜像康复训练的方法，通过获取健侧手的运动数据来动态调整偏瘫手的康复训练方式，可以更全面有效、更符合手臂运动力学特征地进行上肢的康复训练。附图说明图1为本专利技术的系统原理图。图2为本专利技术的运动辅助器械的结构示意图。图3为图2中A处的放大图。图4为本专利技术的控制电机的结构示意图。在图1至图4中的附图标记包括：1-上位机，2-运动辅助器械，21-康复手套，22-腕关节康复器，23-外壳，24-机械臂，25-限位开关，26-套环，241-第一连接杆，242-第二连接杆，243-第一伸缩杆，244-第二伸缩杆，3-运动控制模块，31-控制电机，32-弯曲传感器，33-体感控制器，34-支架，35-转动杆，36-柔性管，37-柔性线，38-滑动柱，39-滑动件，4-主控模块，5-操作模块，51-输入选择单元，52-数据库，53-康复游戏单元，6-FES功能性电刺激模块。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。本实施例提供的一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，如图1和图2，包括上位机1，还包括用于穿戴并辅助上肢动作的运动辅助器械2、用于控制和调整运动辅助器械2的运动控制模块3、用于发送控制命令到运动辅助器械2、运动控制模块3的主控模块4以及用于存储康复数据信息以及选择康本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，包括上位机，其特征在于：还包括用于穿戴并辅助上肢动作的运动辅助器械、用于控制和调整运动辅助器械的运动控制模块、用于发送控制命令到运动辅助器械、运动控制模块的主控模块以及用于存储康复数据信息以及选择康复处方的操作模块；所述操作模块包括用于选择康复训练方式以及分析观察康复训练数据的输入选择单元；所述运动控制模块包括用于控制运动辅助器械辅助患者手臂完成目标动作的多个控制电机以及均设于运动辅助器械上的弯曲传感器和体感控制器，所述控制电机以及弯曲传感器均与主控模块电连接，所述主控模块与上位机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，包括上位机，其特征在于：还包括用于穿戴并辅助上肢动作的运动辅助器械、用于控制和调整运动辅助器械的运动控制模块、用于发送控制命令到运动辅助器械、运动控制模块的主控模块以及用于存储康复数据信息以及选择康复处方的操作模块；所述操作模块包括用于选择康复训练方式以及分析观察康复训练数据的输入选择单元；所述运动控制模块包括用于控制运动辅助器械辅助患者手臂完成目标动作的多个控制电机以及均设于运动辅助器械上的弯曲传感器和体感控制器，所述控制电机以及弯曲传感器均与主控模块电连接，所述主控模块与上位机电连接。2.根据权利要求1所述一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，其特征在于：所述运动辅助器械包括康复手套和腕关节康复器，所述康复手套用于辅助患者的手指运动，所述腕关节康复器用于辅助患者的手臂运动，所述弯曲传感器和体感控制器均设于康复手套上。3.根据权利要求2所述一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，其特征在于：所述腕关节康复器包括两个用于穿戴于手臂的外壳以及两个用于辅助手臂动作的机械臂，所述机械臂的两端分别连接两个外壳，所述机械臂的关节处装设有限位开关，所述限位开关与主控模块电连接。4.根据权利要求1所述一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，其特征在于：所述运动控制模块还包括支架，所述控制电机固定于支架上，控制电机的转轴连接有转动杆，所述转动杆外套设有柔性管，所述柔性管与转动杆之间留有缝隙，所述转动杆上绕设有柔性线；所述柔性管下方固定有滑动柱，所述支架上固定有用于控制滑动柱上下移动的滑动件，所述滑动件与主控模块电连接。5.根据权利要求1所述一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，其特征在于：所述操作模块还包括数据库以及康复游戏单元，所述数据库用于存储患者和治疗师的基本信息、弯曲传感器的数据以及体感控制器的数据，所述康复游戏单元用于增加患者康复训练的乐趣。6.根据权利要求1所述一种基于手腕关节和康复手套的上肢康复系统，其特征在于：所述上肢康复系统还包括与主控模块电连接的FES功能性电刺激模块。7.一种基于权利要求1所述的上肢康复系统的康复方法，其特征在于：包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海阳，刘春龙，陈畅明，
申请(专利权)人：东莞广州中医药大学中医药数理工程研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44