专利名称：一种绳牵引上肢康复机器人及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种医学辅助治疗装置，尤其涉及康复肢体训练的装置及其控制方法。
背景技术：
脑卒中等心脑血管疾病是严重危害人类健康的常见病，在中国，每年新发完全性脑卒中120 150万人，死亡者80 100万人，其中，三分之二的脑卒中后存活者遗留单侧肢体运动功能障碍，就是俗称的"偏瘫"，急性期患者的发生率更高，严重影响患者的日常行为能力。目前，临床上对偏瘫患者的康复方法主要是物理治疗医师对患者的一对一的物理治疗。这样的方法虽然能够帮助患者改善偏瘫侧肢体的运动，但也存在着如下不足第一，物理治疗通常在医院进行，这对已经具有运动功能障碍的患者非常不方便；第二，物理治疗是一种劳力集中的过程，物理治疗师难以长时间保持高强度，重复性治疗，同时我国现有中风患者接近1000万，而从业的物理治疗师数量在万人左右，物理治疗师的数量严重不足。利用机器人技术设计的康复机器人可以辅助物理治疗师进行康复训练，将物理治疗师从高强度的体力劳动中解放出来；另外可利用机器人上所附带的高精度传感器对训练过程进行监测与评价，让物理治疗师更准确把握患者的运动功能恢复情况，从而相应制定合理的训练计划，使得偏瘫康复训练更有针对性和科学性。从20世纪80年代起，康复机器人研究开始受到关注，目前康复机器人方面的研究是世界上许多国家的研究热点。从目前的国内外文献来看，有关康复机器人的机械本体结构大致可分为3种类型端部结构、外骨骼结构及混合型结构。端部结构康复机器人的特点通常是在某一点上与患者身体部位相接触，此类结构设计简单，方便不同患者使用。端部结构的典型代表有麻省理工学院研发的康复机器人MIT-Manus。相比起端部结构，外骨骼结构的康复机器人多处与患者身体部位相接触，实现在患者身体的不同部位同时施加力/力矩作用。但是外骨骼结构的不足之处在于它对不同患者的适应性较差，需要针对个人来进行专门的调整。外骨骼结构的康复机器人的典型代表有镜像运动使能器。混合型结构的康复机器人综合了端部结构和外骨骼结构康复机器人所具有的一系列优点，既可对施加在患者身体不同部位的力 /力矩进行独立控制，又可满足不同运动的需要，因此获得广大研究者的广泛重视。瑞士研究学者Tobias Nef等人研发出的ARMin康复机器人就是采用混合式结构设计的，上臂和肘关节的内旋/外旋驱动采用的是外骨骼结构，而肩部的水平/垂直旋转运动是由连接在上臂和固定在墙壁上的两轴之间的端部结构驱动。大多数现有的康复机器人只能提供单关节或两个自由度的活动，为患者提供简单的直线、曲线或者平面运动，动作范围，活动关节受限、少数多自由度的康复机器人可以帮助患者在三维空间进行活动，但是随着机器人自由度的提高，其结构也变得非常复杂，对控制方法和安全性的要求也相对较高。能完成类似日常生活动作的多关节复合协同运动康复训练的康复机器人的研究是目前的热点，但是技术还不成熟。
发明内容
本发明提供一种绳牵引上肢康复机器人及其控制方法来帮助患者改善运动功能。 控制方法包括被动控制与肌电驱动下的主动控制，两种控制方法之间可以相互切换。康复机器人系统结构设计分为支架式和立柱式，康复机器人能帮助运动功能障碍患者支撑上臂和前臂，在接近正常人的运动空间进行康复训练，实现最优化的运动功能恢复。本发明提供的一种绳牵引上肢康复机器人，为支架式结构，包括中央控制装置、控制方式选择开关、主支架和副支架，所述主支架上的伺服电机M4连接副支架，通过中央控制装置控制副支架水平旋转；副支架上具有多个前端设置有伺服电机的悬臂梁，多个所述伺服电机分别接收中央控制装置的控制信号，通过绳子牵引同一个托板在三维空间中运动，患者前臂放置于所述托板上随托板一起在三维空间中运动，多个所述伺服电机上的绳子在悬臂梁的引出位置，以及悬臂梁的方向可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。进一步，所述副支架上至少具有三个悬臂梁，三个悬臂梁前端分别连接的所述伺服电机为M1，M2，M3，伺服电机M1，M2，M3分别接收中央控制装置的控制信号，通过绳子牵引同一个托板在三维空间中运动，伺服电机M4牵引托板带动肩关节在水平面做内收外展运动。进一步，所述绳牵引上肢的康复机器人，还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机Ml、M2、M3、M4运动。所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，实时计算康复机器人的四个伺服电机M1、M2、M3、M4所需提供的辅助力和关节角度参数，从而得到控制康复机器人运动的命令，牵引托板在三维空间中运动。本发明还提供一种绳牵引上肢康复机器人，为立柱式结构，包括中央控制装置、控制方式选择开关和至少三个立柱，所述立柱位于患者周围，每个立柱上设置有伺服电机，所述伺服电机接收中央控制装置控制信号，通过绳子直接牵引或匹配滑轮组牵引同一个托板，控制放置有患者前臂的所述托板在三维空间中运动；所述伺服电机上的绳子的引出位置，以及伺服电机的固定位置可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。比如采用三个立柱，所述立柱位于患者周围，三个立柱上分别设置有伺服电机M1， M2，M3，伺服电机Ml，M2，M3分别接收中央控制装置控制信号，通过三根绳子直接牵引或匹配滑轮组牵引同一个托板，控制放置有患者前臂的所述托板在三维空间中运动。进一步，还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机运动。所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置用于对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序，建立控制模型，从而得到控制康复机器人运动的命令。例如，根据所述肌电信号，采用主元分析算法进行降维，估计所采集的肌电信号选择前四维的信息进行实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序，建立控制模型，从而得到控制康复机器人运动的命令。所述中央控制装置用于结合采集到的上肢运动轨迹，控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动。本发明还提供一种绳牵引上肢的康复机器人的控制方法，包括步骤A、在康复机器人的中央控制装置中设置康复训练程序和训练参数；B、根据康复机器人的中央控制装置中设置的康复训练程序和训练参数，选择被动控制方式或主动控制方式，由中央控制装置控制至少三个伺服电机，分别通过绳子牵引放置有患者前臂的托板，提供辅助力，让前臂随托板一起在三维空间中运动。进一步，在步骤B中，当采用被动控制方式时，伺服电机通过绳子牵引放置有患者前臂的托板沿着固定轨迹在三维空间做外展、内收、屈曲、伸展的肩关节肘关节运动，以及复合协同运动；当采用主动控制方式时，通过与中央控制装置连接肌电信号采集装置，根据患者患侧肩关节肘关节肌电信号，实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动。所述控制方法还包括以下步骤在控制运动的过程中，记录测试者的上肢运动轨迹和绳牵引力，并同步记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，使用这些参数评估测试者运动功能障碍的程度。本发明实施例提供的一种绳牵引上肢的康复机器人及其控制方法具有以下优占.
^ \\\ ·1、绳牵引上肢的康复机器人结构简单，制作成本低，控制灵活，可在三维空间提供上肢康复运动的牵引辅助力。2、控制方法多样，可以选择主动与被动控制方式，参数调节自由。被动训练参数， 结构参数等相关参数可以根据病人身体状况和具体的个体参数自由的调整，甚至可以通过控制切换控制模式。3、主动控制方式下，建立了多通道肌电控制方法，通过绳牵引的方法辅助患者患侧上肢肩、肘关节在三维空间进行在三维空间做外展、内收、屈曲、伸展等肩关节肘关节运动，以及复合协同运动的康复训练。
图1是本发明实施例一提供的一种绳牵引上肢康复机器人结构示意图。图2是本发明实施例二提供的一种绳牵引上肢康复机器人结构示意图。图3是本发明实施例三提供的一种绳牵引上肢康复机器人结构示意图。图4是本发明实施例四提供的一种绳牵引上肢康复机器人结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。如图1所示，本发明实施例一提供的一种绳牵引上肢康复机器人，为支架式被动控制模式的结构，包括中央控制装置、控制方式选择开关、主支架和副支架，主支架上的伺服电机M4连接副支架，通过中央控制装置控制副支架水平旋转，副支架上设置有三个悬臂梁，三个悬臂梁上分别连接三个伺服电机Ml，M2，M3，接收中央控制装置的控制信号，分别通过绳子施加力Fl、F2、F3牵引同一个托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起在三维空间中运动，伺服电机M4牵引肩关节在水平面做内收外展运动，伺服电机 Ml、M2、M3牵引肘关节在三维空间内运动，绳子由悬臂梁上方沿三个方向引出，主支架在测试者肩部之上，为了能够增大在水平面运动空间，整个机器人的上半部分连接至一个伺服电机M4，使得整个上半部分能够在水平面上旋转，伺服电机可与肩关节外展或内收运动共轴旋转，目的是为辅助患者进行肩关节外展训练，扩大偏瘫患者在机器人辅助下的运动空间。三个所述悬臂梁通过绳子牵引托板方便患者在更大的运动空间开展康复训练。所述伺服电机上的绳子在悬臂梁的引出位置以及悬臂梁的方向可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。需要说明的是可以根据使用需要，设置4个或更多个前端安装有伺服电机的悬臂梁，这样可以更加精确的控制牵引放有患者前臂的托板在三维空间中运动，实现优异的治疗效果，以及复合协同运动的康复训练。如图2所示，本发明实施例二提供的一种绳牵引上肢康复机器人，为支架式主动控制模式的结构，在实施例一的基础上，所述康复机器人还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机Ml、M2、M3、M4运动。所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，采用主元分析算法进行降维，估计所采集的肌电信号选择前四维的信息进行实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序，牵引托板在三维空间中运动。如图3所示，本发明实施例三提供的一种绳牵引上肢康复机器人，为立柱式被动控制模式的结构，包括中央控制装置、控制方式选择开关和至少三个立柱，在本实施例中采用三个立柱立于患者周围圆形的三个等分点上，三个伺服电机Ml，M2，M3固定在对应的立柱上，接收中央控制装置控制信号，分别通过三根绳子施加力Fl、F2、F3牵引同一个托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起在三维空间中运动，康复机器人通过绳牵引提供辅助力，方便患者在更大的运动空间开展康复训练。所述伺服电机M1，M2，M3上的绳子的引出位置，以及伺服电机Ml，M2，M3的固定位置可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。当然伺服电机还可固定在立柱下面，通过滑轮来连接托板。如图4所示，本发明实施例四提供的一种绳牵引上肢康复机器人，为立柱式主动控制模式的结构，在实施例三的基础上，所述康复机器人还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机Ml、M2、M3运动。所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置用于对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序，建立控制模型，从而得到控制康复机器人运动的命令；所述中央控制装置用于结合采集到的上肢运动轨迹，控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动。本发明的康复机器人通过绳子的牵引提供辅助力，例如可帮助患者支撑上肢，方便患者在更大的运动空间开展康复训练，有利上肢运动功能的恢复。托板上也可以增加负重，可以给患者提供一定的阻尼，帮助患者训练肌肉力量。本发明实施例提供了两种控制绳牵弓I上肢的康复机器人控制方法，包括被动控制和主动控制，两种控制方法之间可以相互切换。这两种控制方法主要包含(1)被动式控制模式机器人系统的被动控制方法主要用于向患者提供持续的被动运动的辅助力，在这种控制方法下电机通过绳子牵引固定托板在三维空间辅助患者上肢运动，在实施例一中， 托板通过绳子连接到康复机器人副支架的三个伺服电机Ml，M2，M3上，伺服电机牵引托板辅助患者肩肘关节在三维空间做屈曲、伸展等肩关节肘关节运动，以及复合协同运动。另夕卜，整个上部支架连接至一个直流电机M4，使得康复机器人上半部分能够在水平面上旋转， 辅助患者肩关节在水平面做外展/内收运动。在实施例2中托板通过绳子连接到康复机器人立柱的伺服电机Ml，M2，M3上。根据写入控制模块的固定康复训练程序和预先设置好的训练参数，由中央控制装置控制各个电机旋转拉动绳子牵引托板提供给患侧上肢肩关节和肘关节辅助力，牵引肩关节和肘关节在三维空间沿着预先设定的轨迹做外展、内收、屈曲、伸展、以及复合协同运动的康复训练。(2)主动式控制模式主动控制方法是由肌电信号记录仪同步记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号。对所采集到的肌电信号进行滤波、整流、归一化后根据控制模型，实时计算出康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，进一步得到控制康复机器人运动的命令， 输出对应的信号给康复机器人，帮助测试者在三维空间进行康复运动。本发明主动控制的控制模型的内容如下测试者在三维空间做外展、内收、屈曲、伸展等肩关节肘关节运动，以及复合协同运动的康复训练，实时采集与肩肘关节运动相关的肌肉(例如可包括前三角肌、中三角肌、 后三角肌、背部斜方肌下側、上胸大肌、下胸大肌、二头肌，三头肌)的肌电信号，并同步采集肩肘关节运动轨迹。对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，采用主元分析算法进行降维，估计所采集的肌电信号选择前四维的信息建立计算肌肉信号、康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数之间的关系。本发明实施例五提供了一种绳牵弓I上肢康复机器人被动控制方法包括步骤P1、在康复机器人的中央控制装置中控制模块内写入固定的康复训练程序，运动角度范围，重复次数与训练时间长度都预先在程序中设置好。P2、中央控制装置根据所写入的康复训练程序与预设参数控制康复机器人的电机牵引绳子通过托板按照指定运动轨迹，帮助测试者前臂在三维空间进行运动。伺服电机通过绳子牵引托板牵引肩关节和肘关节在三维空间做外展、内收、屈曲、伸展运动，以及复合协同运动。本发明实施例六提供了一种绳牵弓I上肢康复机器人主动控制方法，包括步骤S2、在康复机器人的中央控制装置中设置康复训练程序和训练参数。S3、通过与中央控制装置连接肌电信号采集装置，记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号。S4、对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，采用主元分析算法进行降维，估计所采集的肌电信号选择前四维的信息进行实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，从而得到控制康复机器人运动的命令。S6、结合采集到的上肢运动轨迹，控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动，帮助测试者在三维空间进行运动。作为实施例六方法进一步的改进，本发明实施例七提供了一种绳牵引上肢的康复机器人主动控制的改进方法，包括步骤Si、在训练的过程中，记录测试者的上肢运动轨迹和绳牵引力，并同步记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，使用这些参数评估测试者运动功能障碍的程度， 建立控制模型，找到牵引力、肌电信号和运动轨迹之间的关系。S2、在康复机器人的中央控制装置中设置康复训练程序和训练参数。S3、通过与中央控制装置连接肌电信号采集装置，记录上肢肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号。S4、对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，采用主元分析算法进行降维，估计所采集的肌电信号选择前四维的信息进行实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序，根据控制模型，从而得到控制康复机器人运动的命令。S5、研究由于患者的运动功能障碍所造成的参数改变，同时以正常人的参数和轨迹为标准对患者控制参数进行优化。S6、结合采集到的上肢运动轨迹，控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动，帮助测试者在三维空间进行运动。具体的，建立固定支架和康复机器人运动的关系模型有两种方式第一种，患者可以将前臂放在固定托板之上，托板通过绳子连接到康复机器人的三个力矩控制伺服电机 Ml, M2，M3，伺服电机通过绳子牵引托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起在三维空间中运动，绳子由支架上方沿三个方向引出，支架在测试者肩部之上；所述康复机器人的上半部分连接至一个直流电机M4，使得整个上半部分能够在水平面上旋转，直流电机可与肩关节外展/内收运动共轴旋转。第二种，患者可以将前臂放在固定托板之上， 托板通过绳子连接到三个伺服电机Ml，M2，M3上，所述电机固定到康复机器人的三个立柱上，伺服电机通过绳子牵引托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起在三维空间中运动。 采用本发明的肌电控制绳牵引上肢的康复机器人及其控制方法，建立多通道肌电控制方法，通过绳牵引的方法辅助患者患侧上肢肩、肘关节在三维空间进行复合协同运动的康复训练，同时康复机器人能帮助运动功能障碍患者支撑上臂和前臂，在接近正常人的运动空间进行康复训练，实现最优化的运动康复功能。
权利要求
1.一种绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，包括中央控制装置、控制方式选择开关、 主支架和副支架，所述主支架上的伺服电机M4连接副支架，通过中央控制装置控制副支架水平旋转；副支架上具有多个前端设置有伺服电机的悬臂梁，多个所述伺服电机分别接收中央控制装置的控制信号，通过绳子牵引同一个托板在三维空间中运动，患者前臂放置于所述托板上随托板一起在三维空间中运动；多个所述伺服电机上的绳子在悬臂梁的引出位置，以及悬臂梁的方向可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。
2.根据权利要求1所述绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，所述副支架上至少具有三个悬臂梁，三个悬臂梁前端分别设置的所述伺服电机为M1，M2，M3，伺服电机M1，M2，M3分别接收中央控制装置的控制信号，通过绳子牵引同一个托板在三维空间中运动，伺服电机 M4牵引托板带动肩关节在水平面做内收外展运动。
3.根据权利要求1或2所述绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机Ml、M2、M3、M4运动。
4.根据权利要求3所述绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，实时计算康复机器人的四个伺服电机M1、M2、M3、M4所需提供的辅助力和关节角度参数，从而得到控制康复机器人运动的命令，牵引托板在三维空间中运动。
5.一种绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，包括中央控制装置、控制方式选择开关和至少三个立柱，所述立柱位于患者周围，每个立柱上设置有伺服电机，所述伺服电机接收中央控制装置控制信号，通过绳子直接牵引或匹配滑轮组牵引同一个托板，控制放置有患者前臂的所述托板在三维空间中运动；所述伺服电机上的绳子的引出位置，以及伺服电机的固定位置可根据每个人的具体人体参数进行匹配调整。
6.根据权利要求5所述绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，还包括肌电信号采集装置，其一端通过电极检测患者的肌电信号，另一端连接中央控制装置，将采集的肌电信号反馈给所述中央控制装置，控制伺服电机运动。
7.根据权利要求5所述绳牵引上肢康复机器人，其特征在于，所述肌电信号采集装置记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号，上肢运动轨迹和绳牵引力也被同步记录并输入至中央控制装置；所述中央控制装置用于对采集的所述肌电信号进行预处理，将每个通道的肌电信号按照对应肌肉的肌电信号最大张收缩的包络幅值进行归一化，根据所述肌电信号，实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置中设置康复训练程序， 建立控制模型，从而得到控制康复机器人运动的命令；所述中央控制装置还用于结合采集到的上肢运动轨迹，控制伺服电机提供辅助力牵引托板在三维空间中运动。
8.—种绳牵引上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，包括步骤A、在康复机器人的中央控制装置中设置康复训练程序和训练参数；B、根据康复机器人的中央控制装置中设置的康复训练程序和训练参数，选择被动控制方式或主动控制方式，由中央控制装置控制至少三个伺服电机，分别通过绳子牵引放置有患者前臂的托板，在三维空间中运动。
9.根据权利要求8所述控制方法，其特征在于，在步骤B中，当采用被动控制方式时，伺服电机通过绳子牵引放置有前臂的托板沿着固定轨迹在三维空间做外展、内收、屈曲、伸展的肩关节肘关节运动，以及复合协同运动；当采用主动控制方式时，通过与中央控制装置连接肌电信号采集装置，根据患者患侧肩关节肘关节肌电信号，实时计算康复机器人所需提供的辅助力和关节角度参数，结合中央控制装置控制伺服电机提供辅助力来牵引托板在三维空间中运动。
10.根据权利要求8所述控制方法，其特征在于，还包括以下步骤在控制运动的过程中，记录测试者的上肢运动轨迹和绳牵引力，并同步记录上肢体与肩肘关节运动相关的肌肉的肌电信号。
全文摘要
本发明公开了一种绳牵引上肢康复机器人及其控制方法，其中康复机器人包括中央控制装置、控制方式选择开关、伺服电机，牵引绳，托板和支架，可分为支架式和立柱式结构。控制方法包括被动控制与主动控制，两种控制方法之间可以相互切换。支架式中M4电机连接主支架和副支架，控制副支架水平旋转。副支架的三个悬臂梁连接三个伺服电机分别通过绳子牵引托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起在三维空间中运动。立柱式中立柱上固定的三个伺服电机分别通过绳子牵引托板在三维空间中运动，患者前臂放置于托板上随托板一起运动。康复机器人可辅助患者牵引上肢，方便患者在更大的运动空间开展康复训练，实现最优化的运动功能恢复。
文档编号A61F5/042GK102525712SQ20121005256
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者周伟, 孙睿, 宋嵘, 汤启宇, 燕铁斌 申请人:中山大学