康复训练机器人在线评估上肢肌痉挛方法的研究

Security considerations is significant for rehabilitation robot during its training. While a patient receives rehabilitation training, the muscle spasticity may occur. Thus, the robot should have the function of intelligent judgment for muscle spasticity. This project is to study the quantitative assessment of muscle spasticity of the training limb with the method of biomechanics through the rehabilitation training physical information such as the force, position and angular velocity of the affected limb. First, the statistical model of the spastic limb should be built, then whether the muscle spasticity occurs can be quantitatively evaluated by devising data identifying and processing method, and follow-up treatment can be carried on according to the evaluation. Thus the patient can avoid secondary injury due to the sudden muscle spasm. The research also can provide new thinking and theoretical basis for the muscle spasticity online quantitative assessment on rehabilitation training robot.

康复训练机器人在训练康复患者的过程中，安全是首要考虑的问题。由于患者在训练过程中肌肉有可能发生痉挛，因此康复训练机器人应具有智能判断肌肉痉挛的功能。本项目拟通过康复训练过程中患肢的力、位置及角速度等康复训练物理信息，采用生物力学评定方法，对康复训练患肢的痉挛进行定量评定研究。首先为肌肉痉挛的患肢建立统计模型，设计相应的数据辨识和处理方法，准确判断患者上肢是否发生肌肉痉挛及对其进行定量评估，并根据具体情况进行相应的处理，进而避免康复患者因突发肌肉痉挛而产生二次伤害，同时为康复训练机器人在线定量评估肌肉痉挛提供新思路和理论依据。

中风或脊髓损伤患者需要大量的运动康复治疗，而康复训练机器人技术是近年来发展起来的一种新的运动神经康复治疗技术。康复训练机器人在训练康复患者的过程中，安全是首要考虑的问题。由于患者在训练过程中患肢有可能发生肌肉痉挛，因此康复训练机器人应具有智能判断患肢肌肉痉挛的功能，并根据当前的状况改变控制策略，以确保接受训练的患者免受二次伤害。本项目拟通过康复训练过程中患肢的力、位置及速度等康复训练物理信息，采用生物力学评定方法，对康复训练患肢的痉挛进行评定研究。. 该项目首先通过上肢康复机器人检测到的患肢肌力fe、位置xe及训练速度ve等康复训练物理信息，为肌肉痉挛的患肢建立生物阻抗系统模型，并估算出患肢的生物阻抗参数：生物阻尼系数be和生物刚度系数ke。通过实时计算这些参数值的变化，从而判断患者上肢是否发生肌肉痉挛，并根据具体情况进行相应的控制策略，进而避免康复患者因突发肌肉痉挛而产生二次伤害。. 项目开展研究主要从如下几方面展开：. 1）.对上肢康复训练机器人的机械和电气部分进行了设计和优化。能进行对康复训练的左右臂进行智能判断，实时监测出上肢各个关节的旋转角度及手的握力大小。. 2）.对上肢康复训练机器人的软件部分进行了设计与实现。能够实现与下位机的通讯；实现了患者注册信息与康复信息的登记；设计出17个一维、二维和三维的康复游戏供患者使用，并可根据患者康复情况智能调节难易程度，最后将结果进行有效记录；实现对患者上肢各个关节的智能康复评估。. 3）.针对康复训练的控制方式进行了仿真，并通过康复训练患者进行了临床试验。. 该方法可大大提高康复机器人的安全性能，同时也为康复训练机器人在线定量评估肌肉痉挛提供新思路和理论依据。