CN107583234A - 一种智能主被动康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能主被动康复机器人，包括机体、转动连接于机体的转轴、通过传动组件驱动转轴转动的电机以及固定于转轴两端的踏板组件，电机连接有智能***，智能***包括，速度传感器，设置于转轴上，用于检测转轴前半圈的第一转速及后半圈的第二转速，并输出第一转速信号及第二转速信号；速度传感器的输出端耦接有用于采集第一转速信号及第二转速信号的数据采集模块；数据处理模块，耦接于数据采集模块的输出端，且耦接于电机的控制端，用于根据采集的第一转速信号及第二转速信号进行分析并向电机发送控制信号，以控制电机以适应现阶段的转速进行转动。本发明的一种智能主被动康复机器人，自动调整电机以适应患者现况的转速转动。

Description

一种智能主被动康复机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，它涉及一种智能主被动康复机器人。

背景技术

随着我国步入老龄化社会，由于各种疾病所引起的肢体运动性障碍病人显著增加。临床医学证明：正确且科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高具有非常显著的作用。

主被动康复机器人则主要用于由痉挛、中风、多发性硬化、三瘫一截、帕金森氏综合症、骨质疏松等疾病引起的肢体运动障碍。患者通过使用智能运动训练***，可以增强身体的灵活性、减少痉挛的状态、保持行走的能力、促进新陈代谢、血液循环以及肠蠕动，恢复肌肉的剩余力量，增强患者的康复信心。

当患者无法自己运动时，可以调成被动训练模式，通过电机带动患者进行上肢、下肢活动，从而缓解缺乏运动引起的不良后果，如关节僵硬、肌肉萎缩以及挛缩、骨质疏松、静脉血栓等；当患者有较大的残存肌力时，可以调成主动训练模式，患者可以用自己的力量进行主动运动。

但是，患者在康复过程中，需要逐步调节被动训练模式中的电机转速，然而通过患者手动凭直觉进行调整，调整后的转速并不能很好的适应患者的当前状况。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能主被动康复机器人，自动调整电机以适应患者现况的转速转动。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种智能主被动康复机器人，包括机体、转动连接于机体的转轴、通过传动组件驱动转轴转动的电机以及固定于转轴两端的踏板组件，所述电机连接有智能***，所述智能***包括，速度传感器，设置于转轴上，用于检测转轴前半圈的第一转速及后半圈的第二转速，并输出第一转速信号及第二转速信号；速度传感器的输出端耦接有用于采集第一转速信号及第二转速信号的数据采集模块；数据处理模块，耦接于数据采集模块的输出端，且耦接于电机的控制端，用于根据采集的第一转速信号及第二转速信号进行分析并向电机发送控制信号，以控制电机以适应现阶段的转速进行转动，适应现阶段的转速表示预定时间内采集的第一转速及第二转速的平均值。

通过采用上述技术方案，当患者有较大的残存肌力时，可以调成主动训练模式，患者可以用自己的力量进行主动运动，以对踏板组件进行施力，当施力越大转轴转动的速度则越快，此时数据采集模块对速度传感器输出的第一转速信号与第二转速信号进行采集，并发送至数据处理模块，数据处理模块根据内置的算法计算出此时患者能够适应的转速，然后在当患者调节为被动模式时，数据处理模块向电机发送控制信号，以控制电机以适应患者现阶段的转速进行转动，更加适应患者的训练，从而无需患者自己凭感觉调整速度，避免速度过大而对患者造成伤害，或速度过小而起不到训练的作用。

本发明进一步设置为：所述机体设置有显示屏，所述显示屏耦接于数据处理模块的输出端，所述数据处理模块根据第一转速信号与第二转速信号向显示屏发送显示信号，以控制显示屏显示第一转速与第二转速。

通过采用上述技术方案，显示屏能够实时、敏感的反映使用者双上（下）肢活动情况，治疗师或使用者自己可据此调整治疗方案或训练力度，且认识到双侧肢体功能间的差距，起到督促使用者对较弱一侧肢体进行强化训练，从而逐渐达到双侧肢体均衡用力的目的。

本发明进一步设置为：所述智能***还包括，无线数据传输模块，耦接于数据处理模块，用于将康复数据与移动终端进行无线数据交互，所述康复数据包括第一转速信号及第二转速信号；移动终端，用于查看康复数据。

通过采用上述技术方案，将患者训练的康复数据通过无线数据传输模块发送至移动终端上，移动终端可以为智能手机，携带在治疗师或看护者身上，便于治疗师及时了解患者的现况，制定出更为合理的治疗方案。

本发明进一步设置为：所述机体设置有语音播放器，所述语音播放器耦接于数据处理模块，所述移动终端用于向数据处理模块发送提醒信号，所述数据处理模块根据提醒信号控制语音播放器播放。

通过采用上述技术方案，使得治疗师或看护者不在患者身边时，可通过移动终端向数据处理模块发送提醒信号，以使得数据处理模块控制语音播放器播放提示信号，以按时督促患者进行康复训练，更好的起到督促作用。

本发明进一步设置为：所述数据处理模块耦接有计时器，当数据处理模块接收到第一转速信号或第二转速信号时，数据处理模块控制计时器开始计时。

通过采用上述技术方案，使得可以对训练的时间进行记录，使得治疗师或家人可据此了解患者肢体运动功能，并及时调整训练方案，有利于治疗师、使用者进行有效训练，从而增加使用者的康复信心。

本发明进一步设置为：所述数据采集模块同时采集训练时长，并通过无线数据传输模块将康复数据与移动终端进行无线数据交互，所述康复数据包括训练时长、第一转速信号及第二转速信号。

通过采用上述技术方案，将患者训练的康复数据通过无线数据传输模块发送至移动终端上，便于治疗师及时了解患者的现况，制定出更为合理的治疗方案，同时避免患者因未达到规定训练时长而延长了康复时间。

本发明进一步设置为：所述数据处理模块包括若干相互独立的存储器以及与存储器相连接的处理器，所述存储器与数据采集模块相连接，用于存储个人的康复数据；且当使用时，手动选择相应存储有个人的康复数据的存储器，所述处理器根据存储器内的康复数据控制电机的转速。

通过采用上述技术方案，使得该主被动康复机器人可供多人使用，每个人可拥有自己的存储器，将自己训练时的康复数据存储于个人的存储器内，当使用时，手动选择相应的存储器，处理器则根据该存储器内的康复数据控制电机的转速，以使得该康复机器人可适用于多人，且能够对每个人进行针对性的被动训练。

本发明进一步设置为：所述处理器连接有射频识别器，存储器关联有电子标签；当射频识别器识别电子标签后，处理器调取与电子标签相关联的存储器中的康复数据，数据采集模块向与电子标签相关联的存储器输入康复数据。

通过采用上述技术方案，当进行手动选择相应的存储器时，可能会出现选择错误的情况，从而造成不便的麻烦，甚至对使用者造成伤害；故每个使用者携带有与对应存储器关联的电子标签，在使用前通过射频识别器识别个人的电子标签后，处理器自动调取与电子标签相关联的存储器中的康复数据，提高自动化，避免造成选错存储器的状况。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

其一，当患者调节为被动模式时，数据处理模块向电机发送控制信号，以控制电机以适应患者现阶段的转速进行转动，更加适应患者的训练，从而无需患者自己凭感觉调整速度，避免速度过大而对患者造成伤害，或速度过小而起不到训练的作用；

其二，当使用时，手动选择相应的存储器，处理器则根据该存储器内的康复数据控制电机的转速，以使得该康复机器人可适用于多人，且能够对每个人进行针对性的被动训练；

其三，在使用前通过射频识别器识别个人的电子标签后，处理器自动调取与电子标签相关联的存储器中的康复数据，提高自动化，避免造成选错存储器的状况。

附图说明

图1为本实施例一的整体结构示意图；

图2为本实施例一的内部结构示意图；

图3为传动组件的结构示意图；

图4为本实施例一的***框图；

图5为本实施例二的***框图。

图中：1、机体；2、转轴；3、电机；4、踏板组件；41、摇杆；42、踏板；43、保险带；5、速度传感器；6、数据采集模块；7、数据处理模块；71、存储器；72、处理器；8、显示屏；9、无线数据传输模块；11、移动终端；12、语音播放器；13、计时器；14、射频识别器；15、电子标签；16、主锥齿轮；17、次锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：一种智能主被动康复机器人，如图1所示，包括机体1、转动连接于机体1的转轴2、通过传动组件驱动转轴2转动的电机3以及固定于转轴2两端的踏板组件4，该电机3的输出轴与转轴2呈垂直设置。

其中，如图3所示，传动组件包括固定于电机3输出轴上的主锥齿轮16以及固定于转轴2中间的次锥齿轮17，且主锥齿轮16与次锥齿轮17相啮合，从而使得电机3带动转轴2转动；如图2所示，踏板组件4包括一端套接并通过固定销固定于转轴2端部的摇杆41以及垂直转动连接于摇杆41另一端的踏板42，并在该踏板42一端面固定有与踏板42共同形成封闭环状的保险带43，保险带43两端分别通过钉子固定于踏板42两端，用于将脚或手限制在踏板42上，防止脱落。踏板42以转轴2为圆心做圆周运动，而通过对处于相对最高点的踏板42进行施力，转动至最低点，则带动转轴2转动半圈，再对此时相对最高处的另一侧踏板42进行施力，则带动转轴2转动剩余半圈，如此往复，带动转轴2以转轴2为圆心作圆周运动，且当施力越大，转动的速度则越大。

本发明中，如图2、图4所示，电机3连接有智能***，该智能***包括，速度传感器5，固定在转轴2上，用于检测转轴2前半圈的第一转速及后半圈的第二转速，并输出第一转速信号及第二转速信号；速度传感器5的输出端耦接有用于采集第一转速信号及第二转速信号的数据采集模块6；数据处理模块7，耦接于数据采集模块6的输出端，且耦接于电机3的控制端，用于根据采集的第一转速信号及第二转速信号进行分析并向电机3发送控制信号，以控制电机3以适应现阶段的转速进行转动，该适应现阶段的转速为预定时间内采集的第一转速及第二转速的平均值。

当患者有较大的残存肌力时，可以调成主动训练模式，患者可以用自己的力量进行主动运动，以对踏板42进行施力，当施力越大转轴2转动的速度则越快，此时数据采集模块6对速度传感器5输出的第一转速信号与第二转速信号进行采集，并发送至数据处理模块7，数据处理模块7根据内置的算法计算出此时患者能够适应的转速；然后在当患者调节为被动模式时，数据处理模块7向电机3发送控制信号，以控制电机3以适应患者现阶段的转速进行转动，更加适应患者的训练，从而无需患者自己凭感觉调整速度，避免速度过大而对患者造成伤害，或速度过小而起不到训练的作用。

如图1、图4所示，在机体1前端面内嵌有显示屏8，该显示屏8耦接于数据处理模块7的输出端，数据处理模块7根据第一转速信号与第二转速信号向显示屏8发送显示信号，以控制显示屏8显示第一转速与第二转速；该显示屏8以两条平行的柱状形式来显示第一转速与第二转速，以形成鲜明的对比，使得使用者能够清楚的知晓两侧施力的大小及差距，从而更好的起到督促作用；且显示屏8能够实时、敏感的反映使用者双上下肢活动情况，治疗师或使用者自己可据此调整治疗方案或训练力度，且认识到双侧肢体功能间的差距，起到督促使用者对较弱一侧肢体进行强化训练，从而逐渐达到双侧肢体均衡用力的目的。

为更好督促患者进行训练，如图1、图4所示，数据处理模块7耦接有计时器13，且当数据处理模块7接收到第一转速信号或第二转速信号时，数据处理模块7控制计时器13开始计时；使得可以对训练的时间进行记录，使得治疗师或家人可据此了解患者肢体运动功能，并及时调整训练方案，有利于治疗师、使用者进行有效训练，从而增加使用者的康复信心。

如图4所示，本发明的智能***还包括，无线数据传输模块9，耦接于数据处理模块7，用于将康复数据与移动终端10进行无线数据交互，该康复数据包括第一转速信号、第二转速信号及训练时长；移动终端11，用于查看康复数据；使得将患者训练的康复数据通过无线数据传输模块9发送至移动终端11上，移动终端11可以为智能手机，携带在治疗师或看护者身上，便于治疗师及时了解患者的现况，制定出更为合理的治疗方案，同时避免患者因未达到规定训练时长而延长了康复时间。本发明中的无线数据传输模块9与移动终端11采用GPRS网络进行数据传输，无线数据传输模块9为MGTC-3020无线数据传输模块。

如图1、图4所示，在机体1的侧面内嵌固定有语音播放器12，语音播放器12耦接于数据处理模块7的输出端，移动终端11用于向数据处理模块7发送提醒信号，数据处理模块7根据提醒信号控制语音播放器12播放；使得治疗师或看护者不在患者身边时，可通过移动终端11向数据处理模块7发送提醒信号，以使得数据处理模块7控制语音播放器12播放提示信号，以按时督促患者进行康复训练，更好的起到督促作用。

为能适应多人同时使用，如图4所示，数据处理模块7包括两个相互独立的存储器71以及与存储器71相连接的处理器72，存储器71与数据采集模块6相连接，用于存储个人的康复数据；且当使用时，手动选择相应存储有个人的康复数据的存储器71，处理器72根据存储器71内的康复数据控制电机3的转速；使得该主被动康复机器人可供多人使用，每个人可拥有自己独立的存储器71，将自己训练时的康复数据存储于个人的存储器71内，当使用时，手动选择相应的存储器71，处理器72则根据该存储器71内的康复数据控制电机3的转速，以使得该康复机器人可适用于多人，且能够对每个人进行针对性的被动训练。本发明中的处理器72为由单片机为核心组成的控制电路，存储器71为存储器芯片。

实施例二：一种智能主被动康复机器人，如图5所示，与实施例一的不同点在于：本发明的处理器72还连接有射频识别器14，每个存储器71单独关联有电子标签15；当射频识别器14识别电子标签15后，处理器72自动调取与电子标签15相关联的存储器71中的康复数据，数据采集模块6向与电子标签15相关联的存储器71输入康复数据。本发明的电子标签15可以为手环、手镯、胸牌等。

当进行手动选择相应的存储器71时，可能会出现选择错误的情况，从而造成不便的麻烦，甚至对使用者造成伤害；故每个使用者携带有与对应存储器71关联的电子标签15，在使用前通过射频识别器14识别个人的电子标签15后，处理器72自动调取与电子标签15相关联的存储器71中的康复数据，提高自动化，避免造成选错存储器71的状况。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能主被动康复机器人，包括机体（1）、转动连接于机体（1）的转轴（2）、通过传动组件驱动转轴（2）转动的电机（3）以及固定于转轴（2）两端的踏板组件（4），其特征在于：所述电机（3）连接有智能***，所述智能***包括，

速度传感器（5），设置于转轴（2）上，用于检测转轴（2）前半圈的第一转速及后半圈的第二转速，并输出第一转速信号及第二转速信号；

速度传感器（5）的输出端耦接有用于采集第一转速信号及第二转速信号的数据采集模块（6）；

数据处理模块（7），耦接于数据采集模块（6）的输出端，且耦接于电机（3）的控制端，用于根据采集的第一转速信号及第二转速信号进行分析并向电机（3）发送控制信号，以控制电机（3）以适应现阶段的转速进行转动，适应现阶段的转速表示预定时间内采集的第一转速及第二转速的平均值。

2.根据权利要求1所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述机体（1）设置有显示屏（8），所述显示屏（8）耦接于数据处理模块（7）的输出端，所述数据处理模块（7）根据第一转速信号与第二转速信号向显示屏（8）发送显示信号，以控制显示屏（8）显示第一转速与第二转速。

3.根据权利要求1所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述智能***还包括，

无线数据传输模块（9），耦接于数据处理模块（7），用于将康复数据与移动终端（11）进行无线数据交互，所述康复数据包括第一转速信号及第二转速信号；

移动终端（11），用于查看康复数据。

4.根据权利要求3所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述机体（1）设置有语音播放器（12），所述语音播放器（12）耦接于数据处理模块（7），所述移动终端（11）用于向数据处理模块（7）发送提醒信号，所述数据处理模块（7）根据提醒信号控制语音播放器（12）播放。

5.根据权利要求3所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述数据处理模块（7）耦接有计时器（13），当数据处理模块（7）接收到第一转速信号或第二转速信号时，数据处理模块（7）控制计时器（13）开始计时。

6.根据权利要求5所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述数据采集模块（6）同时采集训练时长，并通过无线数据传输模块（9）将康复数据与移动终端（11）进行无线数据交互，所述康复数据包括训练时长、第一转速信号及第二转速信号。

7.根据权利要求5所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述数据处理模块（7）包括若干相互独立的存储器（71）以及与存储器（71）相连接的处理器（72），所述存储器（71）与数据采集模块（6）相连接，用于存储个人的康复数据；且当使用时，手动选择相应存储有个人的康复数据的存储器（71），所述处理器（72）根据存储器（71）内的康复数据控制电机（3）的转速。

8.根据权利要求7所述的一种智能主被动康复机器人，其特征在于：所述处理器（72）连接有射频识别器（14），存储器（71）关联有电子标签（15）；当射频识别器（14）识别电子标签（15）后，处理器（72）调取与电子标签（15）相关联的存储器（71）中的康复数据，数据采集模块（6）向与电子标签（15）相关联的存储器（71）输入康复数据。