一种基于人机交互的下肢康复系统

1.本发明涉及医疗康复领域，特别是涉及一种基于人机交互的下肢康复系统。


背景技术：

2.随着我国人口老龄化日趋严重，残疾人总数大，需要进行康复医疗的患者逐年增多。采用外骨骼机器人进行肢体康复训练的方式可以对肢体残疾患者进行有效的康复训练。外骨骼机器人是一种典型的助力装置，医生和患者通过人机交互界面对外骨骼机器人进行控制。
3.此外，受寒凉、劳损和外伤等有害刺激后，人体的肌筋膜会出现各种问题，导致患者疼痛，通过推拿按摩的方式即可有效预防和缓解。随着人口老龄化程度的不断深入，中老年偏瘫患者逐年增多。另外，也存在着大量因意外事故造成的下肢伤残患者。对于这些偏瘫患者和下肢伤残患者，在康复治疗过程中，常常需要对下肢进行训练。考虑到部分患者在康复初期，对下肢肌体的控制力仍然薄弱，甚至根本无法自主运动，因此，需要一些医疗器械来促使其康复，以防止肌肉萎缩。
4.随着语音识别技术、图像识别技术以及意念输入技术的发展，越来越多的交互技术采用上述方法，但是，康复医疗机器人智能人机交互系统仍采用传统的人机交互机制，传统的智能人机交互系统输入比较单一，只可以通过输入外设(鼠标键盘)和显示器进行信息输入与状态监测，反馈信息也比较单一。由于使用康复医疗机器人的患者多数行动不便，这样的设计对于行动不便患者进行操作信息输入非常不方便，同时当患者不舒服的时候无法第一时间进行应急处理。因此迫切需要交互友好便捷，应急状态考虑充分的康复医疗系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于人机交互的下肢康复系统，能够通过人机交互的方式对康复器械进行控制，提高康复训练的便捷性。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种基于人机交互的下肢康复系统，所述下肢康复系统包括床体、康复装置、按摩装置和人机交互模块；
8.所述康复装置包括支架、电机以及自行车式脚蹬架；所述支架设置在所述床体的床尾；所述电机设置在所述支架上；所述自行车式脚蹬架与所述电机连接；所述电机用于通电后带动所述自行车式脚蹬架上的脚蹬转动；所述自行车式脚蹬架用于带动使用者的腿部运动；
9.所述按摩装置设置在所述床体的上表面；所述按摩装置用于对使用者的腿部进行按摩；
10.所述人机交互模块分别与所述康复装置和所述按摩装置连接；所述人机交互模块用于接收所述使用者发出的控制信息，并根据所述控制信息确定控制信号，以及根据所述控制信号对所述按摩装置的按摩力度、按摩速度以及加热进行控制，或者对所述康复装置
的所述脚蹬的转动速度进行控制。
11.可选地，所述脚蹬上设置有绑带；所述绑带用于将所述使用者的腿部与所述脚蹬进行固定。
12.可选地，所述人机交互模块包括摄像头和控制器；所述摄像头与所述控制器连接；
13.所述摄像头采集所述使用者的操作图像，并将所述操作图像传输至所述控制器；所述操作图像为面部表情图像或者肢体动作图像；
14.所述控制器用于根据接收到的所述操作图像进行图像识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。
15.可选地，所述人机交互模块还包括语音采集装置；所述语音采集装置与所述控制器连接；
16.所述语音采集装置用于采集所述使用者的语音信号，并将所述语音信号发送至所述控制器；
17.所述控制器用于根据接收到的所述语音信号进行语音识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。
18.可选地，所述人机交互模块还包括鼠标键盘；所述鼠标键盘与所述控制器连接；
19.所述鼠标键盘用于接收所述使用者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器；
20.所述控制器根据所述控制信息，确定控制指令，并将所述控制指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。
21.可选地，所述下肢康复系统还包括按摩绑带；所述按摩绑带固定在所述床体上；所述按摩绑带用于在所述使用者进行腿部按摩时，对所述使用者的腿部进行固定。
22.可选地，所述下肢康复系统还包括脑电采集装置；所述脑电采集装置与所述控制器连接；
23.所述脑电采集装置用于对所述使用者的脑电信号进行采集，并将所述脑电信号发送至所述控制器。
24.可选地，所述下肢康复系统还包括显示器；
25.所述显示器与所述人机交互模块连接；所述显示器用于显示所述控制信号。
26.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
27.本发明提供了一种基于人机交互的下肢康复系统，使用者能够躺在床体上，通过人机交互模块对康复装置和按摩装置进行控制，方便了使用者进行康复和按摩，提高了康复训练的便捷性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明提供的基于人机交互的下肢康复系统的三维实体结构示意图；
30.图2为本发明提供的基于人机交互的下肢康复系统的三维线条结构示意图。
31.附图标记说明：
32.床体—1，按摩装置—2，支架—3，脚蹬—4，电机—5。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明的目的是提供一种基于人机交互的下肢康复系统，能够通过人机交互的方式对康复器械进行控制，提高康复训练的便捷性。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.如图1和图2所示，本发明提供的一种基于人机交互的下肢康复系统，所述下肢康复系统包括床体1、康复装置、按摩装置2和人机交互模块。
37.所述康复装置包括支架3、电机5以及自行车式脚蹬架；所述支架3设置在所述床体1的床尾；所述电机5设置在所述支架3上；所述自行车式脚蹬架与所述电机5连接；所述电机5用于通电后带动所述自行车式脚蹬架上的脚蹬4转动。具体地，所述脚蹬4上设置有绑带；所述绑带用于将所述使用者的腿部与所述脚蹬4进行固定。所述自行车式脚蹬架用于带动使用者的腿部运动。
38.所述按摩装置2设置在所述床体1的上表面；所述按摩装置2用于对使用者的腿部进行按摩。
39.所述人机交互模块分别与所述康复装置和所述按摩装置2连接；所述人机交互模块用于接收所述使用者发出的控制信息，并根据所述控制信息确定控制信号，以及根据所述控制信号对所述按摩装置2的按摩力度、按摩速度以及加热进行控制，或者对所述康复装置的所述脚蹬4的转动速度进行控制。
40.具体地，所述人机交互模块包括摄像头和控制器；所述摄像头与所述控制器连接。
41.所述摄像头采集所述使用者的操作图像，并将所述操作图像传输至所述控制器；所述操作图像为面部表情图像或者肢体动作图像。
42.在实际应用中，所述摄像头为rgbd摄像头；进一步地，rgbd摄像头包括但不限于kinect摄像头。所述摄像头提供面部输入和手势输入接口。所述摄像头通过视频传输线与控制器进行连接。
43.所述控制器用于根据接收到的所述操作图像进行图像识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置2。
44.进一步地，所述人机交互模块还包括语音采集装置；所述语音采集装置与所述控制器连接。具体地，语音采集装置通过语音传输线与控制器连接。
45.所述语音采集装置用于采集所述使用者的语音信号，并将所述语音信号发送至所述控制器。
46.所述控制器用于根据接收到的所述语音信号进行语音识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置2。
47.在实际应用中，语音采集装置包括但不限于降噪麦克风。
48.进一步地，所述人机交互模块还包括鼠标键盘。所述鼠标键盘与所述控制器连接。具体地，鼠标键盘为传统外设；鼠标键盘通过usb线或者蓝牙与控制器连接。
49.所述鼠标键盘用于接收所述使用者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器。
50.所述控制器根据所述控制信息，确定控制指令，并将所述控制指令发送至对应的康复装置或者按摩装置2。
51.在实际应用中，鼠标键盘支持传统的文字信息输入。
52.作为一个具体地实施方式，所述下肢康复系统还包括按摩绑带；所述按摩绑带固定在所述床体1上；所述按摩绑带用于在所述使用者进行腿部按摩时，对所述使用者的腿部进行固定。
53.作为一个具体地实施方式，所述下肢康复系统还包括脑电采集装置；所述脑电采集装置与所述控制器连接；所述脑电采集装置用于对所述使用者的脑电信号进行采集，并将所述脑电信号发送至所述控制器。所述控制器根据脑电信号获取控制信号，并将所述控制指令发送至对应的康复装置或者按摩装置2。
54.在实际应用中所述脑电采集装置通过信号线与控制器连接；脑电采集装置提供意念输入控制接口。
55.优选地，所述下肢康复系统还包括显示器；所述显示器与所述人机交互模块连接；所述显示器用于显示所述控制信号。此外，所述显示器还用于现实所述控制信息；进一步地，所述显示器通过视频传输线与控制器连接。
56.在实际应用中，控制器包括但不限于pc和arm组合而成的控制器。其中，鼠标键盘具有最高优先级，当鼠标键盘选择允许其他输入设备进行信息录入时，其他外部设备才可以进行信息的录入。
57.此外，在床体1的床尾设置有一个向床内伸展的支架3，支架3末端设有一个电机5，电机5的中轴两侧分别连接有自行车式脚蹬架，自行车式脚蹬架的脚蹬4上设置有绑带，具体地，该绑带为松紧带；电机5具有电机5控制器；该电机5控制器与人机交互模块中的控制器连接，并接收人机交互模块中的控制器发送的控制信号，根据该控制信号控制电机5的转速。使用时，使用者只需躺在床体1上，将两只小腿搁置在该脚蹬4上，并系上松紧带，使用者通过人机交互模块向该电机5发送控制信号，电机5根据控制信号对应的转动速度进行转动。
58.作为一个具体的实施方式，所述支架与所述床体旋转固定连接；当使用者不使用康复装置时，可以将康复装置从床体的上方旋转到床体的一侧。
59.此外，所述床体1的上表面的材质为布艺或者皮质；所述按摩装置2为按摩器；按摩器设置在所述使用者躺下后腿部所在位置；按摩器具有按摩控制器；该按摩控制器与人机交互模块中的控制器连接，并接收人机交互模块中的控制器发送的控制信号，根据该控制信号控制按摩器的启动和停止，并控制按摩器的按摩力度和转速，以及是否需要加热等功能。该按摩器设置在床体1的内部并与使用者的腿部之间间隔所述床体1的表面。
60.说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
61.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于人机交互的下肢康复系统，其特征在于，所述下肢康复系统包括床体、康复装置、按摩装置和人机交互模块；所述康复装置包括支架、电机以及自行车式脚蹬架；所述支架设置在所述床体的床尾；所述电机设置在所述支架上；所述自行车式脚蹬架与所述电机连接；所述电机用于通电后带动所述自行车式脚蹬架上的脚蹬转动；所述自行车式脚蹬架用于带动使用者的腿部运动；所述按摩装置设置在所述床体的上表面；所述按摩装置用于对所述使用者的腿部进行按摩；所述人机交互模块分别与所述康复装置和所述按摩装置连接；所述人机交互模块用于接收所述使用者发出的控制信息，并根据所述控制信息确定控制信号，以及根据所述控制信号对所述按摩装置的按摩力度、按摩速度以及加热进行控制，或者对所述康复装置的所述脚蹬的转动速度进行控制。2.根据权利要求1所述的下肢康复系统，其特征在于，所述脚蹬上设置有绑带；所述绑带用于将所述使用者的腿部与所述脚蹬进行固定。3.根据权利要求1所述的下肢康复系统，其特征在于，所述人机交互模块包括摄像头和控制器；所述摄像头与所述控制器连接；所述摄像头采集所述使用者的操作图像，并将所述操作图像传输至所述控制器；所述操作图像为面部表情图像或者肢体动作图像；所述控制器用于根据接收到的所述操作图像进行图像识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。4.根据权利要求3所述的下肢康复系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括语音采集装置；所述语音采集装置与所述控制器连接；所述语音采集装置用于采集所述使用者的语音信号，并将所述语音信号发送至所述控制器；所述控制器用于根据接收到的所述语音信号进行语音识别，得到所述使用者的操作指令，并将所述操作指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。5.根据权利要求3所述的下肢康复系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括鼠标键盘；所述鼠标键盘与所述控制器连接；所述鼠标键盘用于接收所述使用者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器；所述控制器根据所述控制信息，确定控制指令，并将所述控制指令发送至对应的康复装置或者按摩装置。6.根据权利要求1所述的下肢康复系统，其特征在于，所述下肢康复系统还包括按摩绑带；所述按摩绑带固定在所述床体上；所述按摩绑带用于在所述使用者进行腿部按摩时，对所述使用者的腿部进行固定。7.根据权利要求3所述的下肢康复系统，其特征在于，所述下肢康复系统还包括脑电采集装置；所述脑电采集装置与所述控制器连接；所述脑电采集装置用于对所述使用者的脑电信号进行采集，并将所述脑电信号发送至所述控制器。
8.根据权利要求1所述的下肢康复系统，其特征在于，所述下肢康复系统还包括显示器；所述显示器与所述人机交互模块连接；所述显示器用于显示所述控制信号。

技术总结
本发明公开一种基于人机交互的下肢康复系统，涉及医疗康复领域，包括：康复装置包括支架、电机以及自行车式脚蹬架；支架设置在床体的床尾；电机设置在支架上；自行车式脚蹬架与电机连接；电机用于通电后带动自行车式脚蹬架上的脚蹬转动；按摩装置设置在床体的上表面；按摩装置用于对使用者的腿部进行按摩；人机交互模块分别与康复装置和按摩装置连接；人机交互模块用于接收使用者发出的控制信息，并根据控制信息确定控制信号，以及根据控制信号对按摩装置的按摩力度、按摩速度以及加热进行控制，或者对康复装置的脚蹬的转动速度进行控制，本发明能够通过人机交互的方式对康复器械进行控制，提高康复训练的便捷性。提高康复训练的便捷性。提高康复训练的便捷性。


技术研发人员：马跃 孙丛艳 刘鑫源 冯欢
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军航空大学
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/14