康复系统及方法与流程
本发明涉及一种康复系统和方法。特别地，本发明涉及一种包括力控机器人装置的神经康复系统和一种由力控机器人装置辅助的神经康复方法。
背景技术：
在全世界，中风是残疾的主要原因，每年仅在美国报告的新病例约800,000例，其中约130,000例死亡。在欧盟，中风发病率似乎明显较高，每年有超过460,000人死亡。中风对身体的影响是多变的，可能包括运动和感觉系统、语言、感知、情绪和认知功能的受损。运动功能受损通常包括身体的脑损伤侧的对侧上的肌肉瘫痪或轻度瘫痪。经历过严重中风的人通常具有不同肢体和身体部分的肌肉功能的重大损伤，这导致严重的残疾。
为了恢复或保留中风或损害后的功能能力，患者需要进行康复治疗，例如职业治疗和物理治疗。用手进行物理治疗仍然是主要方法。然而，用手治疗强烈依赖于理疗师的个人经验，并且无法精确控制施加力的大小和关节的转动程度。此外，治疗师和患者之间的一对一交流在提供高强度和高重复训练方面受到限制。
机器人或交互式训练在康复医学领域显示出巨大的应用潜力。由于它们能够辅助、增强和量化康复，特别是神经康复，机器人或交互式训练具有多种优点。实际上，机器人装置辅助康复在给予常规身体和职业治疗活动方面更为有效，并且还提供了能够促进患者诊断的数据。
与标准工业机器人不同，机器人装置适于康复引导运动，就像治疗师引导患者一样。实际上，受损受试者既不会沿着直线走也不会沿着平滑的轨迹前进。有些受试者甚至可能无法开始运动。如果受试者不能瞄准目标和/或以预定速度运动，则适合于康复的机器人装置通过提供辅助或阻力场来辅助受试者。
这种机器人装置的使用是已知的。例如，美国专利5,466,213公开了一种实施虚拟弹簧(即与受试者的部件和轨迹之间的距离成比例的、具有恒定刚度系数的力)的交互机器人治疗师。所述机器人装置可以产生相当大的力并且不提供挑战受试者的按需辅助。
美国专利申请2006/0293617还公开了一种包括被动运动、对抗运动、辅助运动或力场运动的康复方法，其中，与轨迹的偏离受到阻力。在示例性实施例中，阻力随着与轨迹的距离而变化。在所述实施例内，使用恒定的刚度来引导患者。
krebs等人介绍了基于受试者在先前训练中的表现的自适应算法，以便针对每个患者的能力量身定制治疗(hikrebs等(2003)rehabilitationrobotics:performancebasedprogressiverobot-assistedtherapy,autonomousrobots,15,7-20)。krebs公开了与偏离有关的力，该力具有可以基于患者的表现和变化在游戏之间变化的至少一个因素。但是，krebs等人没有定义因素基于患者的表现变化的方式。
因此，本发明的目的是提供一种康复系统和机器人装置辅助康复方法，其实施基于表现的辅助，特别是具有在线可变刚度和阻尼系数的运动相关反馈。所述可变刚度和阻尼系数提供温和的辅助，其激励受试者并且最大化给予最佳治疗的机会。本方法也挑战受试者，以提高其功能能力并且避免个人失败的感觉。
技术实现要素：
因此，本发明涉及一种用于使受试者康复的康复系统，包括：
-至少一个末端执行器，用于与受试者相互作用，末端执行器具有至少两个运动自由度；
-至少一个致动器，用于致动至少一个末端执行器；
-用于至少测量至少一个末端执行器的位置和速度的至少一个传感器；
-用于测量受试者与末端执行器之间的相互作用力的至少一个传感器；
-存储器，包括至少两个初始系数klat、clat和会话，会话包括至少一次练习，练习包括要由受试者通过致动末端执行器来执行的至少一个参考轨迹；以及
-控制单元，用于控制致动器；
其中，存储器连接到控制单元以传送初始系数和会话；传感器连接到控制单元以传送测量信号，并且控制单元适于提供包括以下横向相互作用力flat的力控反馈：
其中，所述横向相互作用力限制了由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，并且其中，(xproj-x)是由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，
其中，存储器还包括时间间隔，并且其中，控制单元适于在每个时间间隔结束时，基于对由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离的值的统计分析的增量，按照增量来在线改变刚度系数klat。
根据一个实施例，控制单元适于在每个时间间隔结束时，基于对由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离的值的统计分析，按照增量来在线改变阻尼系数clat。
根据一个实施例，所述刚度系数klat和/或所述阻尼系数clat在每个时间间隔结束时通过不超过预定义值的增量变化。
根据一个实施例，所述增量是正的、负的或者零。
根据一个实施例，在一次练习或一次会话期间，正增量和负增量是恒定的。根据一个实施例，如果由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的均值高于预定阈值，则klat和/或clat以正增量变化；并且其中，如果由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的均值低于所述预定阈值，则klat和/或clat以负增量变化。
根据一个实施例，clat和/或klat的正增量的绝对值不同于clat和/或klat的负增量的绝对值。
根据一个实施例，klat以1n/m至500n/m的增量增加或减小。
根据一个实施例，存储器还包括两个初始系数clong、vref和第二时间间隔；并且其中，由控制单元提供的力控反馈还包括纵向相互作用力flong：
其中，所述纵向相互作用力帮助受试者以参考速度沿着参考轨迹运动，并且其中，
其中，控制单元适于在每个第二时间间隔结束时，基于由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差，按照增量来在线改变阻尼系数clong。
根据一个实施例，控制单元适于在每个第二时间间隔结束时，基于由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差，按照增量来在线改变参考速度vref。
根据一个实施例，所述阻尼系数clong和/或所述参考速度vref在每个第二时间间隔结束时，通过不超过预定义值的增量变化；所述增量是正的、负的或零。
根据一个实施例，在一次练习或一次会话期间，正增量和负增量是恒定的。
根据一个实施例，如果参考速度vref与由受试者致动的末端执行器的速度之间的差的均值高于预定义阈值，则clong和/或vref以正增量变化；并且其中，如果参考速度vref与由受试者致动的末端执行器的速度之间的差的均值低于或等于所述预定义阈值，则clong和/或vref以负增量变化。
根据一个实施例，vref和/或clong的正增量的绝对值与vref和/或clong的负增量的绝对值不同。
根据一个实施例，clong以1n.s/m至250n.s/m的增量增加或减小。
本发明还涉及一种康复方法，包括以下步骤：
-提供机器人装置，机器人装置包括：
-至少一个末端执行器，用于与受试者相互作用，所述末端执行器具有至少两个运动自由度；
-至少一个致动器，用于使至少一个末端执行器运动；
-用于至少记录至少一个末端执行器的位置和速度的至少一个传感器；
-用于记录受试者与末端执行器之间的相互作用力的至少一个传感器；以及
-控制单元，用于控制致动器；
-发起包括至少一次练习的会话，练习包括要由受试者通过致动末端执行器来执行的至少一个参考轨迹；所述发起包括初始化至少两个系数klat、clat；
-控制单元提供包括以下横向相互作用力flat的力控反馈：
其中，(xproj-x)是由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，
其中，klat是可变刚度系数，并且clat是取决于α的阻尼系数，其中，α选自对由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的统计分析；
其中，发起包括初始化时间间隔；并且其中，所述可变刚度系数klat在每个时间间隔结束时按照增量来在线变化。
根据一个实施例，所述阻尼系数clat在每个第一时间间隔结束时按照增量在线变化。
根据一个实施例，所述发起还包括初始化一个系数(clong)、参考速度(vref)以及提供第二时间间隔；
-由控制单元提供的力控反馈还包括纵向相互作用力flong：
其中，
其中，clong是可变阻尼系数，并且vref是取决于β的参考速度，其中，β选自由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差异；并且
其中，所述可变阻尼系数clong在每个第二时间间隔结束时按照增量在线变化。
根据一个实施例，所述参考速度vref在每个第二时间间隔结束时也按照增量在线变化。
定义
在本发明中，以下术语具有以下含义：
-“偏离”指由受试者致动的末端执行器与参考轨迹之间的最小距离。
-“练习”指受试者在包括至少一个参考轨迹的机器人装置上要进行的任何练习。
-“运动”指受试者致动的末端执行器的任何位移。
-“参考”，与术语“力”、“速度”、“轨迹”或“位置”相关，指受试者要达到的预定义特征。
-“会话”指一系列练习。
-“受试者”指哺乳动物，优选人。在一个实施例中，受试者可以是等待接受或正在接受医疗护理的“患者”，即恒温动物，更优选人。
具体实施方式
本发明涉及一种为有需要的受试者提供按需协助的康复系统。
用于使受试者康复的康复系统包括：
-至少一个末端执行器，用于与受试者相互作用，所述末端执行器具有至少两个运动自由度；
-至少一个致动器，用于致动至少一个末端执行器；
-用于至少测量至少一个末端执行器的位置和速度的至少一个传感器，；
-用于测量受试者与末端执行器之间的相互作用力的至少一个传感器；
-存储器，包括至少两个初始系数和会话，会话包括至少一次练习，练习包括要由受试者通过对末端执行器的致动来执行的至少一个参考轨迹；和
-控制单元，用于控制致动器；
其中，存储器连接到控制单元以传送初始系数和会话；其中，传感器连接到控制单元以传送测量信号，并且其中，控制单元适于基于所述初始系数提供力控反馈。
为了确保康复，受试者必须沿着与患者必须遵循的理想路径相对应的参考轨迹进行运动以进行练习。为了提高康复，本发明的控制单元产生平滑地辅助受试者的肢体运动的力。
根据一个实施例，参考轨迹至少是二维轨迹。根据一个示例性实施例，如图1中所描绘的，参考轨迹是二维轨迹。
根据图1中所描绘的实施例，康复系统的至少一个传感器至少获取末端执行器的位置x，由受试者致动的末端执行器的速度
根据一个实施例，康复系统的至少一个传感器至少获取患者与末端执行器之间的横向相互作用力flat和纵向相互作用力flong。
根据一个实施例，为了提供力控反馈，控制单元适于至少修改帮助患者停留在参考轨迹上的横向相互作用力flat。特别地，横向相互作用力限制了由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离。如果横向相互作用力是严格为正的，则在末端执行器上施加朝向参考轨迹的辅助吸引力(参见图1)。相反，如果横向相互作用力是严格为负的，则在末端执行器上施加远离参考轨迹的阻力，从而挑战受试者。根据一个实施例，横向相互作用力是严格为正的。根据一个实施例，横向相互作用力是正的和负的。
根据一个实施例，力控反馈包括与由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离相关的横向相互作用力flat，其由等式表示：
其中，(xproj-x)是由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，
根据一个实施例，控制单元包括处理器，该处理器适于根据传感器的测量至少计算由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离(xproj-x)。
根据一个实施例，存储器包括至少两个初始系数clat和klat。根据一个实施例，clat是正的、负的或零。根据一个实施例，klat是非零的。
根据一个实施例，控制单元适于在每个参考轨迹期间、在每个参考轨迹的结束时或在每个练习结束时，在线改变刚度系数klat和/或阻尼系数clat。特别地，根据一个实施例，存储器包括第一时间间隔，并且控制单元适于在每个这样的第一时间间隔结束时按照增量来改变刚度系数klat和/或阻尼系数clat。
根据一个实施例，在线意味着第一时间间隔从1ms到10s、从5ms到5s、从100ms到2s，优选地约1秒。
根据一个实施例，第一时间间隔低于健康受试者(未受损)在一次练习期间执行参考轨迹所需的持续时间。优选地，第一时间间隔低于健康受试者(未受损)在一次练习期间执行参考轨迹所需的持续时间的1/10或低于1/100。
根据一个实施例，控制单元适于基于对由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的统计分析来改变刚度系数klat和/或阻尼系数clat。根据一个实施例，所述统计分析基于诸如平均值、中值、模、方差或标准差等的统计描述符。
根据一个实施例，控制单元适于基于由末端执行器覆盖的长度与沿着参考轨迹的长度之间的比来改变刚度系数klat和/或阻尼系数clat。
因此，根据一个实施例，力控反馈的横向相互作用力flat与由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离相关，其由下式表示：
其中，(xproj-x)是由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，
根据一个实施例，clat和/或klat的增量不超过预定义值。根据一个实施例，clat和/或klat的增量是正的、负的或零。根据一个实施例，在沿着参考轨迹的每次运动期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在一个会话期间，clat和/或klat的增量是恒定的。
根据一个实施例，clat和/或klat的正增量的绝对值分别不同于clat和/或klat的负增量的绝对值。根据一个实施例，clat和/或klat的增量在每次练习期间是恒定的，或者可以在练习的每个参考轨迹之间或在会话的每次练习之间变化。
根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，clat和/或klat的正增量和负增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，clat和/或klat的正增量和负增量是恒定的。根据一个实施例，在一次会话期间，clat和/或klat的正增量和负增量是恒定的。
申请人已经发现，恒定的增量确保了提高的运动的平滑度并且因此确保最佳的康复。根据一个实施例，无论偏离如何，在参考轨迹、练习和/或会话期间，clat和/或klat的增量保持恒定。
根据一个实施例，如果由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离的均值高于阈值，例如对于klat而言该阈值为0.01m，则klat和/或以正增量变化。根据一个实施例，如果由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离的均值低于阈值，例如对于klat而言该阈值为0.01m，则klat和/或clat以负增量变化。根据一个实施例，存储器还包括所述阈值。根据一个实施例，所述阈值可由控制单元自动调整或由理疗师手动调整。
因此，根据示例性实施例，以125hz的频率获取由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离(xproj-x)，并且计算所述125个值的每秒(时间间隔)均值。基于所述均值，klat和/或clat正向或负向递增。
根据一个实施例，klat以1n/m至500n/m，优选157.5n/m的增量增加。
根据一个实施例，klat以1n/m至500n/m，优选157.5n/m的增量减小。
根据一个实施例，klat具有从0n/m至5000n/m，优选地从0n/m到3150n/m的绝对值。
根据一个实施例，klat具有从1n/m至5000n/m，优选地从1n/m到3150n/m的绝对值。
根据一个实施例，clat以从1n.s/m至250n.s/m，优选78.75n.s/m的增量增加。
根据一个实施例，clat以从1n.s/m至250n.s/m，优选78.75n.s/m的增量减小。
根据一个实施例，clat具有从0n.s/m至2500n.s/m，优选地从0n.s/m到1575n.s/m的绝对值。
根据一个实施例，klat以能够被调整的频率(例如，0.1hz、0.5hz、1hz、10hz、100hz或1000hz)增加。
根据一个实施例，clat以能够被调整的频率(例如0.1hz、0.5hz、1hz、10hz、100hz或1000hz)递增。
根据一个实施例，klat不低于0n/m。根据替选实施例，如果寻求阻力式横向相互作用力，则klat可以降低到0n/m以下。
根据一个实施例，为了提供力控反馈，控制单元还适于至少修改帮助患者以参考速度沿着参考轨迹运动的纵向相互作用力flong。如果纵向相互作用力是严格为正的，则辅助力帮助受试者以参考速度沿着参考轨迹运动(参见图1)。相反，如果纵向相互作用力是严格为负的，则阻力使受试者沿着参考轨迹的运动减慢，从而挑战受试者。根据一个实施例，纵向相互作用力是严格为正的。根据一个实施例，纵向相互作用力是正的和负的。
根据一个实施例，处理器还适于根据传感器的测量来计算参考速度vref与由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度
根据一个实施例，力控反馈包括与参考速度和由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度之间的差相关的纵向相互作用力flong，其由下式表示：
其中，
根据一个实施例，存储器至少包括参考速度vref和阻尼系数clong。根据一个实施例，阻尼系数clong是正的、负的或零。
根据一个实施例，控制单元适于在每个参考轨迹期间在线改变阻尼系数clong和参考速度vref。特别地，根据一个实施例，存储器包括第二时间间隔，并且控制单元适于在每个这样的第二时间间隔结束时按照增量来改变阻尼系数clong和参考速度vref。根据一个实施例，第一时间间隔和第二时间间隔相同或不相同。
根据一个实施例，在线意味着第二时间间隔从1ms到10s、从5ms到5s、从100ms到2s，优选地约1秒。
根据一个实施例，第二时间间隔低于健康受试者(未受损)在练习期间执行参考轨迹所需的持续时间。优选地，第二时间间隔低于健康受试者(未受损)在练习期间执行参考轨迹所需的持续时间的1/10或低于1/100。
根据一个实施例，控制单元适于基于由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差来改变阻尼系数clong和参考速度vref。
根据替选实施例，控制单元适于基于参考速度与由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度之间的比来改变阻尼系数clong和参考速度vref。
因此，根据一个实施例，力控反馈的纵向相互作用力flong与参考速度和由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度之间的差相关，其由下式表示：
其中，
根据一个实施例，vref和/或clong的增量不超过预定义值。根据一个实施例，vref和/或clong的增量是正的、负的或零。根据一个实施例，在沿着参考轨迹的一次运动期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在一个会话期间，vref和/或clong的增量是恒定的。
根据一个实施例，vref和/或clong的正增量的绝对值不同于vref和/或clong的负增量的绝对值。
根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，vref和/或clong的正增量和负增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，vref和/或clong的正增量和负增量是恒定的。根据一个实施例，在一次会话期间，vref和/或clong的正增量和负增量是恒定的。
申请人已经发现，恒定的增量确保了提高的运动的平滑度并且因此确保最佳的康复。根据一个实施例，无论由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度如何，在参考轨迹、练习和/或会话期间，vref和/或clong的增量保持恒定。
根据一个实施例，如果参考速度vref与由受试者致动的末端执行器的速度之间的差异高于阈值(例如0m/s)，则clong和/或vref以正增量变化。根据一个实施例，如果参考速度vref与由受试者致动的末端执行器的速度之间的差异低于或等于阈值(例如0m/s)，则clong和/或vref以负增量变化。根据一个实施例，存储器还包括所述阈值。根据一个实施例，所述阈值可由控制单元自动调整或由理疗师手动调整。
根据一个实施例，clong以从1n.s/m至250n.s/m，优选78.75n.s/m的增量增加。
根据一个实施例，clong以从1n.s/m至250n.s/m，优选78.75n.s/m的增量减小。
根据一个实施例，clong的绝对值为0n.s/m至2500n.s/m，优选0n.s/m至1575n.s/m。
根据一个实施例，clong以能够被调整的频率(例如，0.1hz、0.5hz、1hz、10hz、100hz或1000hz)增加。
根据一个实施例，clong不低于0n.s/m。根据替选实施例，如果寻求阻力式纵向相互作用力，那么
-如果参考速度vref和由受试者致动的末端执行器的速度之间的差低于等于0，则clong以正增量变化；并且
-如果参考速度vref和由受试者致动的末端执行器的速度之间的差高于0，则clong以负增量变化。
根据一个实施例，vref以从0.001m/s至0.05m/s，优选0.01m/s的增量增加。
根据一个实施例，vref以从0.001m/s至0.05m/s，优选0.01m/s的增量减小。
根据一个实施例，vref的绝对值为0m/s到1m/s、0m/s到0.5m/s，优选0.1m/s。
根据一个实施例，vref以能够被调整的频率(例如0.1hz、0.5hz、1hz、10hz、100hz或1000hz)增加。
根据一个实施例，参考轨迹包括以最精确和直接的方式到达目标的简单离散轨迹，包括通过弯曲参考轨迹到达目标的复杂离散轨迹，或包括执行一系列简单的离散练习和/或复杂的离散练习(例如点对点移动)的循环的简单或复杂轨迹。
根据一个实施例，在沿着参考轨迹的每次练习开始时，控制单元在时间tinit期间被暂时禁用。
根据一个实施例，tinit的范围为0.5s到5s、0.5s到2s，优选约1s。
根据一个实施例，如果受试者在tinit之前开始运动，则tinit减小以挑战受试者。根据一个实施例，如果受试者在tinit之后开始运动，则tinit增加。
根据一个实施例，至少一个末端执行器包括手柄，手柄能够被受试者抓握或者受试者能够通过矫形器附接至手柄。
根据一个实施例，传感器的采集频率范围从50至1000hz，优选地约250hz。根据一个实施例，至少一个传感器连接到控制单元。
根据一个实施例，如图2中所描绘的，控制单元包括虚拟系统和力控制器。
根据一个实施例，控制单元控制至少一个致动器并从而控制末端执行器。根据一个实施例，控制单元控制末端执行器的运动并且连接到至少一个致动器。根据一个实施例，所述控制单元由要由治疗师使用的计算机参数化。根据一个实施例，如本领域技术人员众所周知的，控制单元包括用于存储数据的存储器以及用于根据受试者-装置交互和治疗师指令计算参数变化的处理器。
根据一个实施例，康复系统能够辅助操纵末端执行器的受试者的肢体的运动，特别是受试者的上肢。
根据一个实施例，根据本发明的康复系统还包括刺激产生器，例如基于至少一个预定条件向受试者传递感官刺激的听觉产生器或视觉产生器。
根据一个实施例，α或β选自预定条件。
根据一个实施例，预定条件选自由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离的值的统计分析来选择。根据一个实施例，所述统计分析基于诸如均值、中值、模、方差或标准差等的统计描述符。根据一个实施例，预定条件选自由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差。
根据一个实施例，根据本发明的康复系统还包括显示器，例如屏幕或头戴式显示器。根据一个实施例，康复系统包括用于由理疗师对控制单元进行控制的的第一显示器(治疗师gui)以及用于使受试者沉浸在治疗中的第二显示器(患者gui)。根据一个实施例，由于第二显示器，图形化的受试者界面(患者gui)创建被情境化为任务或游戏的用户友好环境。根据一个实施例，控制单元使用来自传感器的输入数据在显示器上图形化地驱动图标、光标或其他图形。可以使用由控制器控制的交互式游戏(例如迷宫游戏)来确保受试者沉浸在治疗中。
根据一个实施例，显示参考轨迹和由受试者致动的末端执行器的运动。
本发明还涉及一种向有需要的受试者提供按需辅助的机器人装置辅助康复方法。
特别地，机器人装置辅助康复方法包括以下步骤：
-提供机器人装置，机器人装置包括：
-至少一个末端执行器，用于与受试者相互作用；
-至少一个致动器，用于使至少一个末端执行器运动；
-用于测量至少一个末端执行器的位置和速度的至少一个传感器；
-用于测量受试者与末端执行器之间的相互作用力的至少一个传感器；以及
-控制单元，用于控制致动器；
-发起包括至少一次练习的会话，练习包括要由受试者通过致动末端执行器来执行的至少一个参考轨迹；所述发起包括初始化至少两个系数；
-由控制单元基于所述系数提供力控反馈。
根据一个实施例，力控反馈包括与由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离相关的横向相互作用力flat，其由下式表示：
其中，(xproj-x)是由受试者致动的末端执行器沿着参考轨迹的偏离，
根据一个实施例，klat和clat在会话开始时被初始化。
根据本发明，klat是取决于α的可变刚度系数，其中，α选自由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的统计分析。根据一个实施例，所述统计分析基于诸如均值、中值、模、方差或标准差等的统计描述符。
根据一个实施例，clat是取决于α的可变阻尼系数，其中，α选自对由受试者致动的末端执行器沿参考轨迹的偏离的值的统计分析。根据一个实施例，所述统计分析基于统计描述符，例如均值、中值、模、方差或标准差。
根据本发明，开始会话的步骤还包括提供第一时间间隔的步骤。根据一个实施例，可变系数klat和/或clat在每个第一时间间隔结束时按照增量来在线变化。
根据一个实施例，在沿着参考轨迹的一次运动期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，clat和/或klat的增量是恒定的。根据一个实施例，在一个会话期间，clat和/或klat的增量是恒定的。
根据一个实施例，力控反馈包括与参考速度和由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度之间的差相关的纵向相互作用力flong，其由下式表示：
其中，
根据一个实施例，clong和vref在会话开始时被初始化。
根据一个实施例，clong是取决于β的可变阻尼系数，其中，β选自由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差、参考速度与由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度之间的比或其组合。
根据一个实施例，vref是取决于β的可变阻尼系数，其中，β选自由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的纵向速度与参考速度之间的差异、参考速度与由受试者致动的末端执行器的平行于参考轨迹的速度的比或其组合。
根据一个实施例，在会话开始时提供第二时间间隔。可变阻尼系数clong和/或vref在每个第二时间间隔结束时按照增量来在线变化。根据一个实施例，在沿着参考轨迹的一次运动期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在练习的一个参考轨迹期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在一次练习期间，vref和/或clong的增量是恒定的。根据一个实施例，在一个会话期间，vref和/或clong的增量是恒定的。
根据一个实施例，根据本发明的康复方法还包括基于至少一个预定条件对受试者提供感觉信号的步骤。特别地，感觉信号可以是视觉信号、听觉信号或触觉信号。
根据一个实施例，预定条件选自α或β。
根据一个实施例，根据本发明的康复方法还包括提供显示器，例如屏幕或头戴式显示器的步骤。根据一个实施例，康复方法包括提供用于由理疗师控制控制单元的第一显示器(治疗师gui)以及用于将受试者浸入治疗中的第二显示器(患者gui)的步骤。根据一个实施例，由于第二显示器，图形化的受试者界面(患者gui)创建被情景化为任务或游戏的用户友好环境。根据一个实施例，控制单元使用来自传感器的输入数据在显示器上图形化地驱动图标、光标或其他图形。可以使用通过控制器控制的交互式游戏(例如迷宫游戏)来确保受试者沉浸在治疗中。
根据一个实施例，康复方法包括显示受试者的运动以及对应于练习的严肃游戏的步骤。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的参考轨迹、末端执行器的位置x、末端执行器的速度
图2示出了根据本发明一个实施例的康复方法的流程图。根据本发明的控制单元包括确定装置如何对与受试者的相互作用作出反应的虚拟系统以及控制装置的力控制器。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！