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申请/专利权人：燕山大学

摘要：本发明公开了用于小动物运动训练和超声刺激双重闭环康复系统与方法，属于生物医学领域，包括机器人辅助训练平台、超声刺激平台和分析与控制平台；机器人辅助训练平台用于对动物进行运动训练，并采集行为训练数据，还能够根据分析与控制平台的命令数据调整其对动物的训练运动姿态和动物跑道系统的运动速度，并将当前运动训练数据输出至分析与控制平台；超声刺激平台用于对动物施加超声刺激作用，同时采集动物的脑肌电数据；分析与控制平台与机器人辅助训练平台和超声刺激平台相连接，用于分析受试动物的行为训练数据和脑肌电数据，计算出动物运动姿态调节数据和超声刺激调节数据。本发明实现了小动物的运动训练和超声神经调控双重闭环康复。

主权项：1.一种用于小动物运动训练和超声刺激双重闭环康复系统，其特征在于：包括机器人辅助训练平台、超声刺激平台和分析与控制平台；所述机器人辅助训练平台，用于对受试动物进行运动训练，并采集行为训练数据；还能够根据所述分析与控制平台的命令数据调整其对受试动物的训练运动姿态和动物跑道系统的运动速度，并将当前运动训练数据输出至所述分析与控制平台；所述机器人辅助训练平台为一个由四块围挡4、电机固定板19和跑步台固定板12组成的上下两层结构的平台；所述跑步台固定板12和电机固定板19固定安装在四块围挡4的上下槽口上；所述机器人辅助训练平台还包括电机驱动系统、动物跑道系统、机械臂辅助训练系统和用于减轻受试动物的体重负担的减重装置；所述机械臂辅助训练系统和所述动物跑道系统放置在跑步台固定板12上；所述电机驱动系统放置在电机固定板19上；所述电机固定板19上开设有两条用于固定电机支架18的滑槽，电机支架18固定安装在电机固定板19上；所述机械臂辅助训练系统包括两条相对设置的机械臂、平行设置的两个机械臂支撑架14、四根连接并固定两侧机械臂支撑架14的支撑架连接杆5和高度调节装置；每条机械臂由四个机器人舵机11、舵机支架15和1个动物踏板8组成；所述动物踏板8连接在舵机支架15的底部末端，与受试动物的患肢连接；所述机械臂支撑架14由前后两块平板和内部两条导轨组成；所述高度调节装置由滑动块23、滑动块螺杆22和固定块3组成；每条机械臂通过舵机支架15固定安装在滑动块23上，滑动块23置于机械臂支撑架14内设置的两条导轨上，滑动块23通过滑动块螺杆22固定在固定块3上，所述固定块3设置在机械臂支撑架14的顶端；拧动滑动块螺杆22能够调节滑动块23的高度，从而实现机械臂的高度调节；所述超声刺激平台，用于对受试动物施加超声刺激作用，并同时采集动物的脑肌电数据；所述超声刺激平台包括低强度超声刺激系统、脑肌电同步采集系统和立体定位系统；所述低强度超声刺激系统包括任意波函数发生器、线性射频放大器、头戴式超声刺激器和脑肌电电极；所述脑肌电同步采集系统包括神经信号处理系统和脑肌电电极；所述立体定位系统是头戴式超声刺激器固定装置和准直器；受试动物运动训练过程中接受超声刺激，头戴式超声刺激器用超声刺激器固定装置固定于受试动物的头部，分析与控制平台将超声刺激数据发送至任意波函数发生器，任意波函数发生器输出超声的激励信号，其输出信号连接到线性射频放大器的输入端，线性射频放大器用于放大函数信号发生器的输出信号，并驱动头戴式超声刺激器震荡产生超声波，准直器对准实验中的刺激靶点；在受试动物运动训练的同时采集其脑肌电信号，其脑肌电信号输出至神经信号处理系统处理，经过滤波降噪处理后，发送至分析与控制平台；所述分析与控制平台，与机器人辅助训练平台和超声刺激平台相连接，用于分析受试动物的行为训练数据和脑肌电数据，计算出动物运动姿态调节数据和超声刺激调节数据，并控制超声刺激平台调整刺激信号和机器人辅助训练平台调整运动训练数据；分析与控制平台需要提供机器人辅助训练平台用以模拟受试动物运动姿态的数据，即需要机械臂辅助训练系统计算出受试动物的运动轨迹，需要机器人逆运动学进行分析；分析与控制平台将控制信号输出到机械臂时能够模拟受试动物正常的运动姿态轨迹，带动受试动物进行运动训练；所述受试动物为瘫痪的动物；所述动物运动姿态调节数据包括动物的运动速度、步幅和步长，所述超声刺激调节数据包括超声的波长、频率、速度、声压和声强。

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