康复系统和方法与流程

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种康复系统和方法。

背景技术：

随着科技的发展，康复机器人在康复护理、假肢和康复治疗等方面具有越来越广泛的应用。具体地，康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。

目前，脑波相关的技术大多应用在医疗领域，例如治疗癫痫等脑部疾病的病人。但是，大多仍停留在实验室阶段，一方面是由于人的大脑过于复杂，人类对于它的研究还比较初级，另一方面，脑波测量的困难也成为阻碍技术进一步发展的重要原因。

通常，在神经中枢受损的情况下会出现运动能力丧失的问题。相关技术中，通过一对一的医生与患者的运动康复来帮助患者恢复运动能力。然而，需要专门医生辅助进行运动康复，大大消耗人力和时间、且运动康复中对辅助医生的经验要求较高，以及现有的运动康复方案中缺少患者主动参与的问题。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种康复系统，用于解决现有的运动康复需要专门医生辅助进行，大大消耗人力和时间、且运动康复中对辅助医生的经验要求较高，以及现有的运动康复方案中缺少患者主动参与的问题。

本发明的第二个目的在于提出一种康复方法。

本发明的第三个目的在于提出一种康复装置。

本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种康复系统，包括：康复机器人，用于根据运动指令执行相应的动作；脑电波检测器，用于检测患者的脑电波信号；控制装置，用于根据所述脑电波信号生成所述运动指令以控制所述康复机器人执行相应动作。

本发明实施例的康复系统，通过脑电波检测器检测患者的脑电波信号，然后控制装置根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。由此，能够根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，从而激发患者主动运动意识，提高了康复效果且大大节省了人力和时间的消耗。

另外，本发明实施例的康复系统，还具有如下附加的技术特征：

可选地，所述的康复系统还包括：运动画面播放器，用于向所述患者播放所述动作相应的运动画面。

可选地，所述运动画面播放器通过虚拟现实方式播放所述运动画面。

可选地，所述康复机器人包括：底座；承托组件；控制所述承托组件运动的驱动组件，其中，所述驱动组件包括：与所述底座相连的第一悬臂；与所述第一悬臂相连的第二悬臂；驱动所述第一悬臂和第二悬臂的电机。

可选地，所述康复机器人还包括：位于所述承托组件之上的位置传感器，用于检测所述承托组件的水平位置；位于所述第一悬臂和所述第二悬臂之间的扭矩传感器用于检测所述承托组件的竖直位置，其中，所述控制装置根据所述水平位置和竖直位置对所述驱动组件进行控制。

可选地，所述控制装置包括：第一特征提取模块，用于提取所述脑电波信号中的运动特征；运动指令生成模块，用于根据所述运动特征生成所述运动指令。

可选地，所述控制装置还包括：第二特征提取模块，用于提取所述脑电波信号中的不适特征，其中，所述运动指令生成模块根据所述不适特征降低所述动作的幅度或频率。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种康复方法，包括：检测患者的脑电波信号；根据所述脑电波信号生成所述运动指令；以及根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

本发明实施例的康复方法，通过检测患者的脑电波信号，然后根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。由此，能够根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，从而激发患者主动运动意识，提高了康复效果且大大节省了人力和时间的消耗。

另外，本发明实施例的康复方法，还具有如下附加的技术特征：

可选地，所述的康复方法，还包括：向所述患者播放所述动作相应的运动画面。

可选地，所述根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作具体包括：提取所述脑电波信号中的运动特征；根据所述运动特征生成所述运动指令。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种康复装置，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：基于新闻事件的关键词检索得到所述新闻事件的新闻簇；从所述新闻簇包括的检测患者的脑电波信号；根据所述脑电波信号生成所述运动指令；以及根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由服务器端的处理器被执行时，使得服务器端能够执行一种康复方法，所述方法包括：检测患者的脑电波信号；根据所述脑电波信号生成所述运动指令；以及根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

为了实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行一种康复方法，所述方法包括：检测患者的脑电波信号；根据所述脑电波信号生成所述运动指令；以及根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种康复系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的获取脑电波信号的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种康复系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种康复机器人的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种康复机器人的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种康复机器人的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的再一种康复机器人的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种控制装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种康复系统的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种控制康复机器人运动的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种控制康复机器人运动的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种康复方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的康复系统和方法。

具体地，针对在脑神经受损出现运动能力丧失的情况下，患者不能够通过自主的神经信号对肢体进行控制，但是通过逐渐的康复运动，神经可以进行运动的修复。

然而，相关技术中的康复运动是一对一的医生帮助患者恢复运动能力，可以看出这种方式消耗人力和时间，对医生的经验要求比较高，且患者处于被动状态缺少主动参与，最终影响康复效果。

因此，为了实现根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，本发明提供了一种康复系统。该方法与现有技术的康复运动相比，不需要专门人员一对一帮助康复运动，并且患者能够主动参与到康复运动中。

需要说明的是，本实施例涉及的硬件主要由脑电波检测器(比如脑电电极传感器)、信号放大器、控制装置(比如中央数据处理设备)、康复机器人控制板、康复机器人、以及联网远程检测和控制终端(比如手机、平板电脑等终端设备)。

需要说明的是，在发明实施例中的康复运动包括上肢和下肢运动，不限制于上肢康复运动和下肢康复运动中的一种或者两种。

具体地，图1为本发明实施例提供的一种康复系统的结构示意图。该康复系统包括：康复机器人10、脑电波检测器20和控制装置30。

其中，康复机器人10，用于根据运动指令执行相应的动作。

脑电波检测器20，用于检测患者的脑电波信号。

控制装置30，用于根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人10执行相应动作。

在实际应用中，脑电波信号有很多种，本实施例中主要是患者对于肢体运动的想象即运动想象所产生的脑电波信号，实现主动运动意识的激发，提高康复运动效果。

作为一种示例，如图2所示，患者通过观察相关显示器上的运动画面并跟随画面想象肢体运动，产生脑电波信号，从而脑电波检测器20可以检测患者的脑电波信号，控制装置30根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人10执行相应动作。由此，解决了现有的康复运动中缺少患者主动参与，处于被动状态的问题，实现人脑控制，提高大脑神经对肢体控制的恢复。

为了进一步提高控制的准确性，需要对脑电波检测器检测到的脑电波信号进行处理。可以理解的是，在患者运动想象的过程中收集不同的脑电波信号发送给控制装置，然后需要经过放大、滤波和量化等处理后生成运动指令以控制康复机器人10执行相应动作，从而实现虚拟现实的运动状态。

需要说明的是，本实施例中采用的脑电波检测器可以是支架控制等装置，在检测的过程中采用的频率为0-50kbps，其范围还可以进行调节。

需要说明的是，康复机器人运动幅度需要设置一个预定最大幅度，还可以包括上下、左右和弯曲等多种动作，机械结构还能够伸长和缩短以适应不同患者的条件。

进一步地，图3为本发明实施例提供的另一种康复系统的结构示意图。在图1的基础上，该康复系统还包括：运动画面播放器40。

其中，运动画面播放器，用于向患者播放动作相应的运动画面。作为一种示例，运动画面播放器40通过虚拟现实方式播放运动画面，对患者进行画面输出形成视觉反馈，进一步提高了患者和康复机器人的互动效果，从而提高康复效果。

基于上述描述，康复机器人能够根据运动指令辅助患者进行康复运动，其中，控制装置30与康复机器人10之间可以通过有线、或者无线连接进行通信，以使康复机器人10能够根据运动指令执行相应动作。

为了本领域人员更加清楚康复机器人如何辅助患者进行康复运动，下面结合康复机器人的具体结构进行描述如下：

图4为本发明实施例提供的一种康复机器人的结构示意图。如图4所示，该康复机器人10包括：底座101、承托组件102和控制承托组件102运动的驱动组件103。

进一步地，驱动组件103包括与底座101相连的第一悬臂1031，与第一悬臂1031相连的第二悬臂1032，驱动第一悬臂1031和第二悬臂1032的电机1033。

进一步地，如图5所示，该康复机器人还包括：位于承托组件102之上的位置传感器104，用于检测承托组件的水平位置。以及，位于第一悬臂1031和第二悬臂1032之间的扭矩传感器105用于检测承托组件102的竖直位置，其中，控制装置30根据水平位置和竖直位置对驱动组件103进行控制。

其中，在本实施例中，扭矩传感器105和位置传感器104与电机1033并联。扭矩传感器105测试患者在辅助运动过程中机械手臂的扭转角度及扭曲力，位置传感器104用来测量运动的位置及长度。

由此，本示例的康复机器人可以通过基于虚拟现实运动想象的方式辅助上下肢瘫痪患者进行肢体康复运动。

具体地，为了更加清楚上述结构如何根据运动指令执行相应的动作，下面结合图6和图7举例说明如下：

具体地，如图6所示，控制上下运动，主要由图6中升降平台所示。对于上肢运动，设置末端把手。上肢承托与支撑结构，结构配合前臂和上臂以及肘关节的运动分为两段结构。承托组件可以分别进行上下和左右运动，在扭转的结构中有扭矩传感器进行监测，在把手终端有位置传感器进行监控。

可以理解的是，不仅仅局限于图6所示的上肢运动，也包括下肢辅助运动，具体如图7所示，控制上下，主要由升降平台所示。，对于下肢运动，设置末端脚踏板，下肢承托与支撑结构，结构配合大腿和小腿以及肘关节的运动分为两段结构，承托组件可以分别进行上下和左右运动，在扭转的结构中有扭矩传感器进行监测，在踏板终端有位置传感器进行监控。

进一步地，图8为本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图。如图8所示，该控制装置包括：第一特征提取模块301和运动指令生成模块302。

其中，第一特征提取模块301，用于提取脑电波信号中的运动特征。

运动指令生成模块302，用于根据运动特征生成运动指令。

具体地，可以通过相关算法和模型对脑电波信号进行处理以提取运动特征比如上下运动、左右运动等等，从而根据运动特征生成运动指令，比如向左移动、向右移动等指令。

进一步地，图9为本发明实施例提供的另一种控制装置的结构示意图。如图9所示，该控制装置还包括：第二特征提取模块303。

其中，第二特征提取模块303，用于提取脑电波信号中的不适特征，其中，运动指令生成模块根据不适特征降低动作的幅度或频率。由此，能够对动作幅度和频率进行调控甚至停止动作，避免动作幅度过大造成的二次伤害。

本发明实施例的康复系统，通过脑电波检测器检测患者的脑电波信号，然后控制装置根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。由此，能够根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，从而激发患者主动运动意识，提高了康复效果且大大节省了人力和时间的消耗。

基于上述实施例，还可以构建患者、医生、家属和康复系统和互动系统，具体如图10所示，在控制装置中输出运动画面刺激患者进行运动想象，通过脑电波检测器检测脑电波信号，并通过模式识别、算法处理等方式对脑电波信号进行提取、分类等处理后生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。

进一步地，基于虚拟现实的康复运动画面对患者进行画面输出，形成视觉反馈，可以理解的是，在画面输出的同时，输出运动指令以控制康复机器人执行相应动作。

由此，采用画面输出进行运动想象，采集相关脑电波信号反馈给控制装置从而实现运动恢复控制，同时将运动状态进行信息反馈。

需要说明的是，患者根据指示装置的提示实施运动，采集设备和运动测量仪采集脑电信息和运动信息。出现四肢向不同方向运动时的脑电信息，在这个过程中首先要提示患者时间和方向。提高康复运动的效率。

具体地，本实施例中避免了康复运动对辅助医生的经验要求比较高的问题，如图11所示，医生通过在控制装置中输入运动参数，直接发送给康复机器人控制板，康复机器人控制板同时反馈运动信息，控制板通过电路转换和电机驱动电路来控制电机，在康复机器人中扭转传感器监控扭转角度，位置传感器监控水平和上下位置，传感阻力过大和患者不适时检测脑电波信号来控制康复机器人运动。

由此，在康复恢复中，如果当患者严重中风或者完全运动障碍严重的情况下，患者不能自主操作康复系统进行康复运动，采用本发明实施例的康复系统可以实现在没有医生辅助的情况下进行康复运动，即医生可以设置运动的模式，患者通过想象运动画面，康复系统进行辅助运动，实现神经和肢体康复。省去了医生对患者的一对一的协助运动。

为了进一步提高控制的便捷性，通过控制装置进行联网设置，在医生和患者家属的终端均可以进行远程关注。在康复运动中，可以进行医生设置的被动训练，也可以通过患者进行脑电控制的主动训练，控制关系如下图12所示。由此，结合通信网络可以实现患者家属的远程协助等方式进行辅助康复运动。

可以理解的是，患者家属并不掌握医疗知识，在运动障碍恢复过程中更重要的是关注和督促运动的职责。本发明实施例的康复系统可以通过联网装置，实现患者家属可以通过平台界面了解患者的运动时间、频率、强度等，并实现了解患者的康复情况。

通过本发明实施例的康复系统，当患者神受损时，通过运动想象，脑补发出脑电波信号并通过控制装置将运动指令传给康复机器人，可以辅助患者下达运动指令，实现大脑对肢体运动的控制，逐渐对运动神经进行修复。

基于上述实施例，在患者康复运动中是逐渐对运动神经进行修复，因此需要及时了解患者在康复运动过程中各个阶段的状态并进行针对性的康复运动方式，举例说明如下：

作为一种场景实现，患者的神经系统完全无法对肢体进行运动支配的情况下，医生通过系统对患者的运动时间、强度、频次等进行设置，患者通过运动想象和康复系统实现肢体的间接支配运动，家属作为运动监督和了解患者恢复情况。

作为另一种场景实现，患者的神经系统逐步恢复神经对肢体支配，但肌肉系统等不能实现高轻度支配情况下，医生通过康复系统降低患者的运动时间、强度、频次等进行设置，患者仍需要运动想象和康复系统实现肢体的间接支配运动，康复系统根据自动学习和训练的反馈进行自主的调整，家属监督和了解患者恢复情况。

作为又一种场景实现，患者接近康复的情况下，患者自主的设定运动的强度、频次和时间等，医生监督和通过专业知识判断患者恢复情况并对患者进行康复运动建议，患者家属通过系统实时了解患者的恢复情况。

本发明实施例的康复系统，通过脑电波检测器检测患者的脑电波信号，然后控制装置根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。由此，能够根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，从而激发患者主动运动意识，提高了康复效果且大大节省了人力和时间的消耗。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种康复方法。

图13为本发明实施例提供的一种康复方法的流程示意图。如图13所示，该康复方法包括以下步骤：

步骤101，检测患者的脑电波信号。

步骤102，根据脑电波信号生成运动指令。

步骤103，根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

进一步地，根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作的方式有很多种，作为一种示例，提取脑电波信号中的运动特征，根据运动特征生成运动指令。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，向患者播放动作相应的运动画面的方式有很多种，作为一种示例，通过虚拟现实方式播放运动画面，对患者进行画面输出形成视觉反馈，进一步提高了患者和康复机器人的互动效果，从而提高康复效果。

进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，还可以经过对脑电波信号进行处理从而提取脑电波信号中的不适特征，然后根据不适特征降低动作的幅度或频率。

需要说明的是，前述对康复系统实施例的解释说明也适用于该实施例的康复方法，此处不再赘述。

本发明实施例的康复方法，通过脑电波检测器检测患者的脑电波信号，然后控制装置根据脑电波信号生成运动指令以控制康复机器人执行相应动作。由此，能够根据患者的运动想象发出脑电波信号实现运动康复控制，从而激发患者主动运动意识，提高了康复效果且大大节省了人力和时间的消耗。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种康复装置，包括：处理器，以及用于存储所述处理器可执行指令的存储器。

其中，处理器被配置为：检测患者的脑电波信号，根据脑电波信号生成运动指令，根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器被执行时，使得能够执行一种康复方法，所述方法包括：检测患者的脑电波信号，根据脑电波信号生成运动指令，根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行一种康复方法，所述方法包括：检测患者的脑电波信号，根据脑电波信号生成运动指令，根据运动指令控制康复机器人执行相应的动作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。