一種人的意念控制機器腿及康復(fù)行走方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種康復(fù)工程技術(shù)領(lǐng)域的智能穿戴系統(tǒng)，尤其涉及一種人的意念控制機器腿及康復(fù)行走方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦血管疾病引起的半身不遂在康復(fù)訓(xùn)練過程中，一般采用的康復(fù)設(shè)備都較為復(fù)雜，占地面積也較大，使用不夠靈活，主要作為雙腳支撐，并控制雙腳移動，如專利申請?zhí)?201010119161.4公開了《助行外骨骼康復(fù)機器人》。
[0003]目前，針對下肢有運動障礙的病人進行康復(fù)訓(xùn)練的外骨骼機器人得到了應(yīng)用和推廣，它突破傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方法，將機器人主動控制技術(shù)和假肢“助走”功能結(jié)合，佩戴于肢體殘疾人身上進行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練。如專利申請?zhí)?200410053695.6公開了一種可穿戴式的下肢步行外骨骼，該種結(jié)構(gòu)與全身康復(fù)訓(xùn)練儀器靈活，但是由于其需要支撐整個身體，因此其動力輸出較大，需要零部件也較多，自身重量較大，不適用于半身不遂的病人使用。
[0004]專利申請?zhí)?200610155048.5，名稱:一種多體位外骨骼下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，該技術(shù)自述:機器人包括機座、護欄、懸吊系統(tǒng)、外骨骼訓(xùn)練裝置和計算機控制系統(tǒng)。它利用外骨骼和跑步機來進行步態(tài)矯正訓(xùn)練，通過被動式彈性阻尼器來起緩沖和部分支撐身體的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種人的意念控制機器腿及康復(fù)行走方法，實現(xiàn)靈活方便的康復(fù)訓(xùn)練。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種人的意念控制康復(fù)行走方法，通過半身不隧患者健康半腦的意念控制自身半側(cè)健康肢體運動，使設(shè)置在康健肢體上的主動傳感器采集健康肢體運動信息，并將該信息發(fā)送到控制裝置，由控制裝置處理采集的運動信息，并發(fā)出指令控制固定在需要康復(fù)肢體上的機器腿，使機器腿與健康腿做相同運動，從而帶動康復(fù)腿被動運動，實現(xiàn)自我控制康復(fù)行走，具體包括以下步驟:
[0008]1)將主動傳感器放置在健康肢體上，用以采集健康肢體的運動信息；
[0009]2)將腰部支撐結(jié)構(gòu)固定在腰部，長短可調(diào)節(jié)的連接桿貼緊需要康復(fù)的大腿部，并綁定;支撐桿綁定在需要康復(fù)的小腿部，腳部放置在足底支撐上，并固定;三個蝸輪蝸桿電動機分別帶動連接桿、支撐桿、足底支撐運動；
[0010]3)主動傳感器將位置信息傳輸?shù)娇刂蒲b置，處于髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的主動傳感器依次將相對位置信息發(fā)送到控制裝置，經(jīng)控制裝置處理后發(fā)出從動運動指令，依次驅(qū)動三個蝸輪蝸桿電動機運動，由蝸輪蝸桿電動機帶動需要康復(fù)的肢體，按照健康肢體的運動方式被動運動；
[0011]4)設(shè)置在連接桿、支撐桿、足底支撐的反饋傳感器將從動的運動信息反饋給控制裝置，用以驗證被動運動是否與健康肢體的主動運動一致，從而實現(xiàn)病腿向自身好腿學(xué)習(xí)運動的目的。
[0012]—種人的意念控制機器腿，包括控制裝置、主動傳感器、單腿假肢、腰部支撐結(jié)構(gòu)，單腿假肢固定在腰部支撐結(jié)構(gòu)下部，若干個主動傳感器設(shè)置在可自由活動的腿部，主動傳感器與控制裝置相通訊，控制裝置驅(qū)動單腿假肢運動。
[0013]所述的單腿假肢包括三個分別設(shè)置在髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的蝸輪蝸桿電動機，足底支撐，支撐桿，連接桿，反饋傳感器;連接桿一端與腰部支撐結(jié)構(gòu)活動鉸接，另一端與支撐桿一端活動鉸接，支撐桿另一端與足底支撐活動鉸接，足底支撐上設(shè)有綁帶，髖關(guān)節(jié)的蝸輪蝸桿電動機帶動連接桿轉(zhuǎn)動，膝關(guān)節(jié)的蝸輪蝸桿電動機帶動支撐桿轉(zhuǎn)動，踝關(guān)節(jié)的蝸輪蝸桿電動機帶動足底支撐轉(zhuǎn)動;反饋傳感器設(shè)置在足底支撐，支撐桿，連接桿上，反饋傳感器與控制裝置相通訊。
[0014]所述的控制裝置包括嵌入式微電腦、無線收發(fā)器、從動機構(gòu)驅(qū)動器、鋰電池，主動傳感器將采集的主動動作信息發(fā)送到嵌入式微電腦，嵌入式微電腦按照設(shè)定的延時時間延時后，發(fā)送從動動作信息到從動機構(gòu)驅(qū)動器，由從動機構(gòu)驅(qū)動器驅(qū)動蝸輪蝸桿電動機帶動單腿假肢按照健康肢體運動方式運動，反饋傳感器將采集的從動動作信息發(fā)送到嵌入式微電腦;所述的鋰電池為控制裝置及蝸輪蝸桿電動機供電;無線收發(fā)器將主動動作信息、從動動作信息發(fā)生到手機上，并接收手機發(fā)送的指令到嵌入式微電腦。
[0015]所述的單腿假肢通過綁帶與需要康復(fù)的腿固定。
[0016]所述的主動傳感器通過綁帶綁扎在健康腿上，用以采集健康腿的運動位置信息。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]利用傳感器、控制裝置實現(xiàn)需要康復(fù)腿的跟隨被動運動，以健康肢體的運動為模板，由單腿假肢帶動需要康復(fù)的肢體，實現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練的目的；僅采用單腿假肢帶動需要康復(fù)的腿，因此裝置整體較為靈活，占地面積較小，自身重量較輕，便于病人自主訓(xùn)練，減輕護理人員負擔(dān)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的局部示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明控制原理圖。
[0022]圖4是本發(fā)明控制裝置組成示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明控制流程圖。
[0024]圖中:丨-控制裝置2-主動傳感器3-綁帶4-蝸輪蝸桿電動機5-調(diào)節(jié)板6_腰側(cè)支撐7-足底支撐8-上連接桿9-下連接桿10-上支撐桿11-下支撐桿12-電線。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實施不限于以下的實施方式。
[0026]見圖1-圖5，一種人的意念控制康復(fù)機械腿及康復(fù)行走方法，通過半身不隧患者健康半腦的意念控制自身半側(cè)健康肢體運動，使設(shè)置在康健肢體上的主動傳感器采集健康肢體運動信息，并將該信息發(fā)送到控制裝置，由控制裝置處理采集的運動信息，并發(fā)出指令控制固定在需要康復(fù)肢體上的機器腿，使機器腿與健康腿做相同運動，從而帶動康復(fù)腿被動運動，實現(xiàn)自我控制康復(fù)行走，具體包括以下步驟:
[0027]1)將主動傳感器2放置在健康肢體上，用以采集健康肢體的運動信息；
[0028]2)將腰部支撐結(jié)構(gòu)固定在腰部，長短可調(diào)節(jié)的連接桿貼緊需要康復(fù)的大腿部，并綁定;支撐桿綁定在需要康復(fù)的小腿部，腳部放置在足底支撐7上，并固定;三個蝸輪蝸桿電動機4分別帶動連接桿、支撐桿、足底支撐7運動；
[0029]3)主動傳感器2將位置信息傳輸?shù)娇刂蒲b置1，處于髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的主動傳感器2依次將相對位置信息發(fā)送到控制裝置1，經(jīng)控制裝置1處理后發(fā)出從動運動指令，依次驅(qū)動三個蝸輪蝸桿電動機4運動，由蝸輪蝸桿電動機4帶動需要康復(fù)的肢體，按照健康肢體的運動方式被動運動；
[0030]4)設(shè)置在連接桿、支撐桿、足底支撐7的反饋傳感器將從動的運動信息反饋給控制裝置1，用以驗證被動運動是否與健康肢體的主動運動一致，從而實現(xiàn)病腿向自身好腿學(xué)習(xí)運動的目的。
[0031]利用上述相同方法原理還可實現(xiàn)上肢的康復(fù)運動，即利用機械臂、控制裝置1實現(xiàn)上肢的康復(fù):通過人健康半腦的意念控制健康上肢運動，使設(shè)置在康健手臂上的主動傳感器2采集健康手臂運動信息，由控制裝置1處理采集的運動信息，并控制固定在需要康復(fù)上肢的機械臂，從而帶動康復(fù)手臂被動運動，實現(xiàn)康復(fù)運動。
[0032]人的意念控制機器腿，包括控制裝置1、主動傳感器2、單腿假肢、腰部支撐結(jié)構(gòu)，單腿假肢固定在腰部支撐結(jié)構(gòu)下部，若干個主動傳感器2設(shè)置在可自由活動的腿部，主動傳感器2與控制裝置1相通訊，控制裝置1驅(qū)動單腿假肢運動。單腿假肢通過綁帶3與需要康復(fù)的腿固定。主動傳感器2通過固定在不帶蝸輪蝸桿電動機4的單腿假肢上的綁帶3綁扎在健康腿上，用以采集健康腿的運動位置信息。
[0033]單腿假肢包括三個分別設(shè)置在髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的蝸輪蝸桿電動機4，足底支撐7，支撐桿，連接桿，反饋傳感器;連接桿一端與腰部支撐結(jié)構(gòu)活動鉸接，另一端與支撐桿一端活動鉸接，支撐桿另一端與足底支撐7活動鉸接，足底支撐