坐站训练机器人、坐站训练机器人的坐站训练方法及系统

摘要

本发明公开一种坐站训练机器人、坐站训练机器人的坐站训练方法及系统，涉及康复医疗技术领域，方法包括：获取实际骨盆高度范围；获取患者的当前骨盆高度；根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势；根据所述姿势确定目标运动方向；获取压力值和扭矩值；根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向；判断所述目标运动方向和所述意向运动方向是否一致；若是，则控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动；若否，则控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构均停止运动。本发明能够实现一位医生同时看护多位患者进行训练，从而提高训练效率。

说明书

技术领域

本发明涉及康复医疗技术领域，特别是涉及一种坐站训练机器人、坐站训练机器人的坐站训练方法及系统。

背景技术

脑卒中是一种急性脑血管疾病，在心血管疾病所留下的后遗症中，其中绝大多数为急性神经偏瘫，而这其中又主要以半身偏瘫和单肢偏瘫为主要后遗症，该疾病的特点是发病人群广、发病率高和致残率高，脑卒中是三大威胁人类健康的疾病其中之一。中国每年死于脑血管病的患者有一百三十六万人左右，中国六十岁以上老年人口的比例将在2024年左右超过百分之二十，将在2030年左右超过百分之二十五，在2050年左右超过百分之三十五，其中文章预测在2050年左右，八十岁以上高龄老年人口的数目将超过一亿人，老龄人口所占的比例越高，意味着脑卒中的患病率越高。然而康复专业人员的业务水平参差不齐，在同行之中认可度不高，使得中国缺乏大量的康复医师，因此康复医师的费用也变得非常高昂，很多普通家庭难以承受其高昂的价格，因此耽误康复最佳时间。

目前传统坐-站功能训练的医疗器械多为普通方凳或座椅，训练时，由医护人员进行帮扶，需要医生一对一进行康复训练，这种训练效率低，且无法根据患者骨盆高度进行相对应的调节，同时也难以给患者安全保护措施，患者易摔倒，同时也难以给患者的坐站做定型训练，并且无法保证训练的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种坐站训练机器人、坐站训练机器人的坐站训练方法及系统，能够实现一位医生同时看护多位患者进行训练，从而提高训练效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种坐站训练机器人的坐站训练方法，所述方法包括：

获取实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围；

获取患者的当前骨盆高度；

根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势；所述姿势包括坐姿和站姿；

根据所述姿势确定目标运动方向；所述目标运动方向包括水平运动机构的目标运动方向和升降运动机构的目标运动方向；所述水平运动机构的目标运动方向包括向前和向后；所述升降运动机构的目标运动方向包括向上和向下；

获取压力值和扭矩值；

根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向；所述意向运动方向包括患者的水平意向运动方向和患者的竖直意向运动方向；所述患者的水平意向运动方向包括向前和向后；所述患者的竖直意向运动方向包括向上和向下；

判断所述目标运动方向和所述意向运动方向是否一致；

若是，则控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动；

若否，则控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构均停止运动。

可选地，所述根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势，具体包括：

当所述当前骨盆高度在患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围内时，确定患者的姿势为坐姿；

当所述当前骨盆高度在患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围内时，确定患者的姿势为站姿。

可选地，所述根据所述姿势确定目标运动方向，具体包括：

当所述姿势为坐姿时，确定所述水平运动机构的目标运动方向为向前，所述升降运动机构的目标运动方向为向上；

当所述姿势为站姿时，确定所述水平运动机构的目标运动方向为向后，所述升降运动机构的目标运动方向为向下。

可选地，所述根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向，具体包括：

当所述压力值为正值时，确定所述患者的水平意向运动方向为向前；

当所述扭矩值为正值时，确定所述患者的竖直意向运动方向为向上；

当所述压力值为负值时，确定所述患者的水平意向运动方向为向后；

当所述扭矩值为负值时，确定所述患者的竖直意向运动方向为向下。

可选地，所述控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动，具体包括：

控制坐站训练机器人的水平运动机构按所述水平运动机构的目标运动方向运动；

控制坐站训练机器人的升降运动机构按所述升降运动机构的目标运动方向运动。

本发明还提供了如下方案：

一种坐站训练机器人的坐站训练系统，所述系统包括：

实际骨盆高度范围获取模块，用于获取实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围；

当前骨盆高度获取模块，用于获取患者的当前骨盆高度；

姿势判断模块，用于根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势；所述姿势包括坐姿和站姿；

目标运动方向确定模块，用于根据所述姿势确定目标运动方向；所述目标运动方向包括水平运动机构的目标运动方向和升降运动机构的目标运动方向；所述水平运动机构的目标运动方向包括向前和向后；所述升降运动机构的目标运动方向包括向上和向下；

压力和扭矩值获取模块，用于获取压力值和扭矩值；

意向运动方向确定模块，用于根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向；所述意向运动运动方向包括患者的水平意向运动方向和患者的竖直意向运动方向；所述患者的水平意向运动方向包括向前和向后；所述患者的竖直意向运动方向包括向上和向下；

运动方向一致判断模块，用于判断所述目标运动方向和所述意向运动方向是否一致；

控制运动模块，用于当所述运动方向一致判断模块的输出结果为是时，控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动；

控制停止运动模块，用于当所述运动方向一致判断模块的输出结果为否时，控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构均停止运动。

本发明还提供了如下方案：

一种坐站训练机器人，所述机器人包括：

水平运动机构，水平平行于地面，用于做水平自由度的运动；

升降运动机构，垂直固定于地面，与所述水平运动机构滑动连接，用于做垂直于地面方向自由度的运动，并在运动过程中实时采集患者的当前骨盆高度；

腰部机构，固定于所述水平运动机构的一端，用于穿戴在患者的腰部；

压力传感器，设置于所述腰部机构上，用于实时采集患者骨盆与所述压力传感器之间的压力值；

扭矩传感器，设置于所述腰部机构上，用于实时采集患者骨盆与所述扭矩传感器之间的扭矩值；

控制系统，分别与所述水平运动机构、所述升降运动机构、所述压力传感器和所述扭矩传感器连接，用于实时获取所述当前骨盆高度、所述压力值和所述扭矩值，根据所述当前骨盆高度、所述压力值和所述扭矩值，利用所述的坐站训练机器人的坐站训练方法控制所述水平运动机构和所述升降运动机构运动和停止运动。

可选地，所述机器人还包括：

人机交互系统，与所述控制系统连接，用于输入实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围。

可选地，所述机器人还包括：

底座，固定于地面上，用于垂直固定所述升降运动机构；

机械停驻机构，设置于所述底座的四个角，用于在地面上移动所述底座至目标位置，以及在移动所述底座至目标位置后将所述底座固定于地面上。

可选地，所述水平运动机构和所述升降运动机构均包括硬限位，所述硬限位用于限制所述水平运动机构前后运动的距离以及所述升降运动机构上下运动的距离。

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：

本发明公开的坐站训练机器人、坐站训练机器人的坐站训练方法及系统，根据每一位患者的骨盆高度、患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值、扭矩值确定运动过程，提高了下肢偏瘫患者坐站康复训练过程中的动态调节性能和个体适应性，实现了坐站训练机器人对患者一对一进行康复训练，可以使得一位医生同时看护多位患者进行康复训练，还能够根据坐站训练机器人的指示运动方向调整患者的意向运动方向，防止患者在康复训练时期二次受伤，有效解决了传统坐站训练存在的一些弊端，提高了康复训练效率。

附图说明

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。

图1为本发明坐站训练机器人的坐站训练方法实施例的流程图；

图2为本发明坐站训练机器人的坐站训练系统实施例的结构图；

图3为本发明坐站训练机器人实施例的结构图；

图4为本发明主动坐站训练的流程示意图；

图5为本发明辅助坐站训练的流程示意图；

图6为本发明辅助坐站训练预定轨迹图；

图7为本发明坐站训练机器人功能框图；

图8为本发明坐站训练方法的总体流程示意图。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种坐站训练机器人、坐站训练方法及系统，能够实现一位医生同时看护多位患者进行训练，从而提高训练效率。

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。

图1为本发明坐站训练机器人的坐站训练方法实施例的流程图，图8为本发明坐站训练方法的总体流程示意图。参见图1和图8，该坐站训练机器人的坐站训练方法包括：

步骤101：获取实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围。

该步骤101中，实际骨盆高度范围即腿长值范围。

步骤102：获取患者的当前骨盆高度。

步骤103：根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势；所述姿势包括坐姿和站姿。

该步骤103具体包括：

当所述当前骨盆高度在患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围(580mm到760mm)内时，确定患者的当前姿势为坐姿。

当所述当前骨盆高度在患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围(800mm到1050mm)内时，确定患者的当前姿势为站姿。

步骤104：根据所述姿势确定目标运动方向；所述目标运动方向包括水平运动机构的目标运动方向和升降运动机构的目标运动方向；所述水平运动机构的目标运动方向包括向前和向后；所述升降运动机构的目标运动方向包括向上和向下。

该步骤104具体包括：

当所述患者的当前姿势为坐姿时，确定所述水平运动机构的目标运动方向为向前，所述升降运动机构的目标运动方向为向上。

当所述患者的当前姿势为站姿时，确定所述水平运动机构的目标运动方向为向后，所述升降运动机构的目标运动方向为向下。

步骤105：获取压力值和扭矩值。

该步骤105实时获取压力传感器、扭矩传感器采集的患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力、扭矩值。

步骤106：根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向；所述意向运动方向包括患者的水平意向运动方向和患者的竖直意向运动方向；所述患者的水平意向运动方向包括向前和向后；所述患者的竖直意向运动方向包括向上和向下。所述意向运动方向即患者的运动意图，根据患者意图进行运动。

该步骤106具体包括：

当所述压力值为正值时，确定所述患者的水平意向运动方向为向前。

当所述扭矩值为正值时，确定所述患者的竖直意向运动方向为向上。

当所述压力值为负值时，确定所述患者的水平意向运动方向为向后。

当所述扭矩值为负值时，确定所述患者的竖直意向运动方向为向下。

执行步骤106之前，还包括：对患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值和扭矩值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。然后采用处理后的压力值和扭矩值确定患者的意向运动方向。

步骤107：判断所述目标运动方向和所述意向运动方向是否一致。

若步骤107的判断结果为是，则执行步骤108：控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动，即辅助患者按照原先的意向运动方向继续运动。其中，所述目标运动方向即指示运动方向。当目标运动方向和意向运动方向一致时，视为具有运动意图，则辅助患者按照预定的轨迹进行运动。

该步骤108具体包括：

控制坐站训练机器人的水平运动机构按所述水平运动机构的目标运动方向运动。

控制坐站训练机器人的升降运动机构按所述升降运动机构的目标运动方向运动。

若步骤107的判断结果为否，则执行步骤109：控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构均停止运动，即停止患者按照原先的意向运动方向运动，当目标运动方向和意向运动方向不一致时，视为无运动意图，机器停止运动。

图2为本发明坐站训练机器人的坐站训练系统实施例的结构图，图7为本发明坐站训练机器人功能框图。参见图2和图7，该坐站训练机器人的坐站训练系统包括：

实际骨盆高度范围获取模块201，用于获取实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围。

当前骨盆高度获取模块202，用于获取患者的当前骨盆高度。

姿势判断模块203，用于根据所述实际骨盆高度范围和所述当前骨盆高度判断患者的姿势；所述姿势包括坐姿和站姿。

目标运动方向确定模块204，用于根据所述姿势确定目标运动方向；所述目标运动方向包括水平运动机构的目标运动方向和升降运动机构的目标运动方向；所述水平运动机构的目标运动方向包括向前和向后；所述升降运动机构的目标运动方向包括向上和向下。该目标运动方向确定模块204根据末端位置高度、当前姿势确定坐站训练机器人的目标运动方向。末端位置高度指当前骨盆高度，通过初始骨盆高度判断当前姿势，通过当前姿势判断目标运动方向。

该姿势判断模块203和目标运动方向确定模块204共同构成姿势确定模块，姿势确定模块用于根据初始机器的末端高度(末端位置高度)，确定坐站训练机器人的指示运动方向(目标运动方向，即患者需要到达的方向)。姿势确定模块主要由患者姿势状态判断和目标运动方向组成。姿势状态判断为：根据患者骨盆高度和当前实际骨盆高度确认患者为坐姿或者站姿状态。目标方向为：水平移动机构(水平运动机构)目标方向和竖直移动机构(升降运动机构)目标方向。当患者由坐姿转向站姿时，水平移动机构目标方向向前，竖直移动机构目标方向向上；当患者由站姿转向坐姿时，水平移动机构目标方向向后，竖直移动机构目标方向向下。姿势确定模块根据骨盆高度来确定患者姿势；用实际骨盆高度和当前骨盆高度来确定患者姿势，当前骨盆高度在580mm到760mm范围之间，为坐姿；当前骨盆高度在800mm到1050mm范围之间，为站姿。

压力和扭矩值获取模块205，用于获取压力值和扭矩值。所述压力值为坐站训练机器人的压力传感器实时采集的患者骨盆与压力传感器之间的压力值；所述扭矩值为坐站训练机器人的扭矩传感器实时采集的患者骨盆与扭矩传感器之间的扭矩值。

意向运动方向确定模块206，用于根据所述压力值和所述扭矩值确定意向运动方向；所述意向运动运动方向包括患者的水平意向运动方向和患者的竖直意向运动方向；所述患者的水平意向运动方向包括向前和向后；所述患者的竖直意向运动方向包括向上和向下。

该压力和扭矩值获取模块205和意向运动方向确定模块206之间包括预处理模块，预处理模块用于对患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值、扭矩值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。即对患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理，对患者骨盆与坐站训练机器人之间的扭矩值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。

该意向运动方向确定模块206即意图识别模块，意图识别模块用于根据预处理模块得到的压力值、扭矩值确定患者的意向运动方向，即根据压力值确定患者的前后意向运动方向(水平意向运动方向)，根据扭矩值确定患者的竖直运动方向(竖直意向运动方向)。当压力值为正，则水平移动机构目标方向向前，当压力值为负，则水平移动机构目标方向向后。当扭矩值为正，则竖直移动机构目标方向向上，当扭矩值为负，则竖直移动机构目标方向向下。其中，压力值为带压力方向的压力值；扭矩值为带扭矩方向的扭矩值。压力方向和扭矩方向均包括正和负。

运动方向一致判断模块207，用于判断所述目标运动方向和所述意向运动方向是否一致。

控制运动模块208，用于当所述运动方向一致判断模块的输出结果为是时，控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构按所述目标运动方向运动。

控制停止运动模块209，用于当所述运动方向一致判断模块的输出结果为否时，控制坐站训练机器人的水平运动机构和升降运动机构均停止运动，机器停止。

运动方向一致判断模块207、控制运动模块208和控制停止运动模块209共同构成主动训练控制模块和辅助训练控制模块。

所述主动训练控制模块用于在接收所述意图识别模块的信息后，若目标运动方向与意向运动方向相同，则向目标运动方向进行运动，若目标运动方向与意图运动方向相反，则停止。

所述辅助训练控制模块用于在收到姿势确定模块的信息后，根据患者姿势状态判断目标运动方向和意图识别模块的信息(判断姿势后接收意图识别模块的信息)是否一致，若意图识别模块的信息与目标运动方向一致，则视为启动信号，机器末端(从压力传感器、扭矩传感器到穿戴的部分)沿预定轨迹进行移动，若与目标运动方向相反，则停止。

辅助训练控制模块进行机器辅助训练过程：根据初始末端位置高度(初始的骨盆高度)、当前姿势确定坐站训练机器人的运动轨迹。

实时获取压力传感器采集的患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值。

实时获取扭矩传感器采集的患者骨盆与坐站训练机器人之间的扭矩值。

根据所述压力值和扭矩值判断患者运动意图。

在根据所述压力值确定患者的意向运动方向之前，还包括：对所述患者骨盆与坐站训练机器人之间的压力值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。

在根据所述扭矩值确定患者的意向运动方向之前，还包括：对所述患者骨盆与坐站训练机器人之间的扭矩值依次进行滤波处理、放大处理、模拟化处理以及去除偏置处理。

图6为本发明辅助坐站训练预定轨迹图。参见图6，为了保持患者坐站过程中身体重心的稳定和平衡，将坐站过程分为第一、第二、第三共三个阶段，所述第一阶段为患者身体前倾同时髋关节移动一定距离，第二阶段为以膝关节为中心，髋关节绕膝关节作圆周运动直至髋关节与脚在同一竖直方向，第三阶段为膝关节转动以达到患者髋关节竖直上升直至站立姿势。

所述坐站训练机器人机器辅助训练的三个阶段运动轨迹计算公式为：

所述第一阶段运动公式为：

所述第二阶段运动公式为：

所述第三阶段运动公式为：

其中，X

图3为本发明坐站训练机器人实施例的结构图，图7为本发明坐站训练机器人功能框图。参见图3和图7，该坐站训练机器人包括水平运动机构301、升降运动机构302、腰部机构303、压力传感器304、扭矩传感器305、控制系统(因控制系统位置不固定，因此图中未示出)、人机交互系统(因人机交互系统位置不固定，因此图中未示出)、底座308和机械停驻机构309。

所述水平运动机构301水平平行于地面，所述水平运动机构301用于做水平自由度的运动。

所述升降运动机构302垂直固定于地面，所述升降运动机构302与所述水平运动机构301滑动连接，所述升降运动机构302用于做垂直于地面方向自由度的运动，并在运动过程中实时采集患者的当前骨盆高度。

所述水平运动机构301和所述升降运动机构302均包括硬限位310，所述硬限位310即上下限位的机械结构，硬限位310用于限制所述水平运动机构301前后运动的距离以及所述升降运动机构302上下运动的距离。机械机构上的硬限位用于软限位失效时等特殊情况下的二重保护，防止病人骨盆位置过低或后倾距离过大而造成患者的二次伤害。

所述水平运动机构301和所述升降运动机构302共同构成康复机器人(坐站训练机器人)的机械移动机构(运动控制机构)。所述机械移动机构包括垂直地面方向移动自由度与水平方向自由度的机械移动机构。水平运动机构301实现机器人水平自由度的运动，水平运动机构301的滑块固连在升降运动机构302中的滑块上，水平运动机构301本身为滚珠丝杠或者传动带、齿轮齿条结构，机器末端(从扭矩传感器305、压力传感器304开始为机器末端)连接在水平运动机构301的滑块，从而实现水平运动。升降运动机构302实现机器人垂直于地面方向自由度的运动，升降运动机构302固连在机器人底座308上，本身为滚珠丝杠、传动带或者齿轮齿条机构，可以进行竖直方向的移动，并且滑块与水平运动机构301的滑块相连，从而实现机器末端的竖直方向运动。

所述机械移动机构与控制系统相连，当收到运动信号时电机转动，通过传动结构使得机构实现直线运动。水平运动机构301和升降运动机构302均包括传动机构和电机；其中，传动机构包括滚珠丝杠结构、传动带结构和齿轮齿条结构；电机分别与控制系统和传动机构连接，电机用于在控制系统的控制下带动传动机构运动，并在运动过程中获取患者的当前骨盆高度。在控制系统向电机发送速度和转向的信息后，电机通过传动机构实现机构的上下移动和前后移动，即当收到运动信号时通过电机带动传动结构实现水平运动机构301和升降运动机构302的水平直线运动和竖直直线运动。当传动机构为滚珠丝杠时，升降运动机构302的电机布置在底座308上，电机输出轴与丝杠相连，同时电机轴与地面垂直，滚珠滑块上布置水平运动机构301电机，电机轴与这个滑块同时为水平运动机构301的滑块，丝杠末端与机器末端相连。当传动机构为传动带时，升降运动机构302的电机布置在底座308上，电机轴与地面水平，同时电机轴为传动带的主动轴，水平运动机构301的电机布置在升降运动机构302的传动带上，电机轴与地面水平同时与升降运动机构302的电机轴垂直，水平运动机构301的电机为主动轴，机器末端固定在传动带上。当传动机构为齿轮齿条时，升降运动机构302的电机的轴与齿轮固连，同时电机轴与地面水平，水平运动机构301的电机固定在齿条上，水平运动机构301的电机的轴与齿轮固连，电机轴与地面水平且与升降运动机构302的电机轴平行，齿条与机器末端相连。

所述腰部机构303固定于所述水平运动机构301的一端，所述腰部机构303用于穿戴在患者的腰部。所述腰部机构303为机器末端用于穿戴的腰带，包裹两个大腿以及腰部，由医生辅助患者穿戴，可以在患者站立或坐的状态下穿戴。所述腰部机构303用于放置压力传感器304和扭矩传感器305。

所述压力传感器304设置于所述腰部机构303上，具体为与水平运动机构丝杠末端相连的位置；所述压力传感器304用于实时采集患者骨盆与所述压力传感器304之间的压力值。

所述扭矩传感器305设置于所述腰部机构303上，具体为与水平运动机构丝杠末端相连的位置；所述扭矩传感器305用于实时采集患者骨盆与所述扭矩传感器305之间的扭矩值。压力传感器304和扭矩传感器305共同组成信息采集机构，压力传感器304和扭矩传感器305均置于水平运动机构301的滑块上，扭矩传感器305以及压力传感器304分别测量人体髋关节对机器的压力及扭矩。压力传感器304用于在进行各训练模式期间实时采集患者与坐站训练机器人之间的压力值(即患者骨盆将力作用于机器末端，再由机器末端传递给压力传感器304，压力传感器304采集到的压力值)，并将所述压力值发送至控制系统。扭矩传感器305用于在进行各训练模式期间实时采集患者骨盆与坐站训练机器人之间的扭矩值(即骨盆与扭矩传感器305之间的扭矩值)，并将所述扭矩值发送至控制系统。

所述控制系统分别与所述水平运动机构301、所述升降运动机构302、所述压力传感器304和所述扭矩传感器305连接，所述控制系统用于实时获取所述当前骨盆高度、所述压力值和所述扭矩值，根据所述当前骨盆高度、所述压力值和所述扭矩值，利用所述的坐站训练机器人的坐站训练方法控制所述水平运动机构301和所述升降运动机构302运动和停止运动。所述控制系统还可利用所述的坐站训练机器人的坐站训练系统控制所述水平运动机构301和所述升降运动机构302运动和停止运动。具体为：将所述的坐站训练机器人的坐站训练系统结合到所述控制系统中，即将所述的坐站训练机器人的坐站训练系统中包含的各模块结合到所述控制系统中，从而实现所述控制系统利用所述的坐站训练机器人的坐站训练系统控制所述水平运动机构301和所述升降运动机构302运动和停止运动。

所述人机交互系统与所述控制系统连接，所述人机交互系统用于输入实际骨盆高度范围；所述实际骨盆高度范围包括患者为坐姿时对应的实际骨盆高度范围和患者为站姿时对应的实际骨盆高度范围。通过人机交互系统点击进入穿戴模式，患者可以穿戴腰带，并且升降运动机构302可以运动，水平运动机构301固定，等待患者穿戴完成后点击穿戴完成。运用人机交互系统，患者可以选择坐站训练模式(主动训练模式和机器辅助训练模式)，设定不同的运动时间，在训练结束后，机器人将停止运动。患者骨盆高度为人机交互系统输入，当前实际骨盆高度通过升降运动机构302中的电机获取。所述人机交互系统包括上位机界面和电脑，人机交互系统主要由电脑与所述控制系统相连，所述电脑用于医生向机器下发指令，包括选择模式、设置训练参数和设置训练时间，同时所述电脑通过网线与所述控制系统相连。

所述底座308固定于地面上，所述底座308用于垂直固定所述升降运动机构302。

所述机械停驻机构309设置于所述底座308的四个角，所述机械停驻机构309用于在地面上移动所述底座308至目标位置，以及在移动所述底座308至目标位置后将所述底座308固定于地面上。机械停驻机构309用于在坐站训练机器人移动到目标位置时，将其固定在目标位置，防止坐站训练机器人移动造成患者的二次伤害。当骨盆高度与目标位置高度相同时，则确定坐站训练机器人移动到目标位置。所述机械停驻机构为带刹车的万向轮，竖直方向可调节的真空吸盘，通过将万向轮刹住，同时调节真空吸盘在机器运作之前将机器位置固定。

硬限位310、机械停驻机构(机器停驻机构)309以及与控制系统相连的停止模块共同构成安全保护机构。与控制系统相连的停止模块作为软限位；停止模块的作用为立即停止升降运动机构302及水平运动机构301的动力。所述停止模块用于机器到达软限位后，机器停止；所述停止模块用于训练结束后，将两个电机速度置零，实现机器停止运动。所述软限位与控制系统的停止模块相连，所述软限位指用程序限定机器的运动范围，软限位用于确定患者初始姿势时，给定前后距离极限，当机器末端到达极限时，将停止运动。前后距离极限的确定方法：初始姿势为坐姿，则前距离为500mm，初始姿势为站姿，则后距离为500mm。所述机械移动机构、所述信息采集机构、所述安全保护机构和所述人机交互系统均与所述控制系统连接。

图4为本发明主动坐站训练的流程示意图，图5为本发明辅助坐站训练的流程示意图。参见图4和图5，该坐站训练机器人的坐站训练方法既是一种主动坐站训练方法，也是一种辅助坐站训练方法，可以适用不同时期的康复患者。其中主动坐站训练方法和辅助坐站训练方法分别对应主动训练和被动训练(机器辅助训练)两种模式，主动坐站训练方法为：在确定初始姿势后进行意图识别，然后进入主动坐站控制模块，对比期望的目标运动方向与患者的意图方向，若一致则向目标运动方向前进，若不一致则停止，直至患者到达目标位置。辅助坐站训练方法为：在确定初始姿势后进行意图识别，然后进入辅助训练坐站控制模块，在获得启动信号后，机器末端移动到目标位置。主动坐站训练方法和辅助坐站训练方法能够帮助不同时期的患者进行针对性的训练，不仅能够根据患者康复早期下肢完全无力时的机器辅助康复坐站训练，还能够根据患者康复后期进行主动坐站训练强化训练坐站。

现有器械需要医生一对一进行康复训练，并且无法保证训练的质量，同时对患者安全保护措施也少，本发明坐站训练机器人能够通过人机交互系统输入患者的骨盆高度信息等做出相对应的调整，以实现任何人均可以采用坐站训练机器人进行康复训练，还能够根据目标运动方向调整患者的意向运动方向，防止患者在康复训练时期二次受伤。本发明可以使得一位医生看护多位患者进行训练，同时有软限位、硬限位和安全保护机构等保护患者康复，同时兼有安全的保护措施防止患者在训练中受到伤害；本发明还可以从机械和控制上限制上下、前后移动的极限，进一步防止患者在康复训练时期二次受伤。

本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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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。