[發(fā)明專利]坐臥式下肢康復(fù)機器人及相應(yīng)的主動訓(xùn)練控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210226579.4
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102698411A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯增廣;張峰;李鵬峰;譚民;程龍;陳翼雄;胡進;張新超;王衛(wèi)群;王洪波;胡國清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動化研究所
• 主分類號: A63B23/04
• 分類號: A63B23/04;A63B24/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種坐臥式下肢康復(fù)機器人，其特征在于，該機器人包括：座椅(7)、兩條機械臂(3)、人機交互界面(1)、主工控箱(2)、多個肌電信號采集電極片(6)、肌電信號采集工控箱(8)，其中，

每條機械臂(3)有三個關(guān)節(jié)，分別對應(yīng)人體下肢的髖、膝、踝三個關(guān)節(jié)；

所述人機交互界面(1)用于供用戶輸入、選擇訓(xùn)練形式并設(shè)定相應(yīng)的運動參數(shù)、對康復(fù)訓(xùn)練進行智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理；

所述主工控箱(2)用以控制機器人各關(guān)節(jié)的運動、采集機器人相關(guān)的傳感信息；

所述肌電信號采集工控箱(8)安裝在靠近人體下肢的座椅(7)的下部，以方便其輸入部件，肌電信號采集電極片(6)，與人體肌肉進行連接，所述肌電信號采集工控箱(8)用以接收來自主工控箱(2)的肌電信號采集指令、對通過肌電信號采集電極片(6)實時采集得到的肌電信號進行處理，然后將經(jīng)過處理后的肌電信號傳送給主工控箱(2)；所述肌電信號采集電極片(6)粘貼在需要訓(xùn)練的肌肉的肌腹位置上，用來采集相應(yīng)肌肉的肌電信號；

所述主工控箱(2)包括上位機PC104、通過數(shù)據(jù)總線與上位機PC104進行通信的左運動控制卡和右運動控制卡、與所述左運動控制卡通過相應(yīng)的接口連接的左髖關(guān)節(jié)驅(qū)動器、左膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器、左踝關(guān)節(jié)驅(qū)動器、與所述右運動控制卡通過相應(yīng)的接口連接的右髖關(guān)節(jié)驅(qū)動器、右膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器、右踝關(guān)節(jié)驅(qū)動器、與所述左髖關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的左髖電機/編碼器、與所述左膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的左膝電機/編碼器、與所述左踝關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的左踝電機/編碼器、與所述右髖關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的右髖電機/編碼器、與所述右膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的右膝電機/編碼器、與所述右踝關(guān)節(jié)驅(qū)動器連接的右踝電機/編碼器、通過USB接口總線與上位機PC104進行通信的數(shù)字信號輸入輸出DIDO數(shù)字信號采集卡和A/D轉(zhuǎn)換卡、與所述DIDO數(shù)字信號采集卡連接的光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路板、與所述光耦隔離電平轉(zhuǎn)換電路板連接的安裝在機器人內(nèi)部各關(guān)節(jié)位置的多個絕對位置編碼器、與所述A/D轉(zhuǎn)換卡連接的表面肌電光耦隔離卡、與所述表面肌電光耦隔離卡連接的多個肌電信號前置放大濾波器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述人機交互界面(1)為觸摸屏。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述肌電信號采集工控箱(8)包含16通道的肌電信號前置放大濾波器和隔離電路板及驅(qū)動電源。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述肌電信號采集工控箱(8)對肌電信號進行的處理包括放大、濾波、光耦隔離及模數(shù)轉(zhuǎn)換。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述電機/編碼器包括安裝在一起的電機和編碼器；所述編碼器進一步為光電編碼器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述上位機通過PC104數(shù)據(jù)總線分別與主工控箱(2)中的運動控制卡進行通信；通過USB接口分別與主工控箱(2)中的DIDO數(shù)字信號采集卡和A/D轉(zhuǎn)換卡進行通信；通過VGA接口與人機交互界面(1)進行通信；通過相應(yīng)的接口分別與存儲設(shè)備、復(fù)位電路、鍵盤鼠標(biāo)連接，還能夠與以太網(wǎng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，所述髖、膝、踝關(guān)節(jié)驅(qū)動器用于接收上位機PC104通過相應(yīng)運動控制卡發(fā)出的指令，并直接驅(qū)動相應(yīng)的電機/編碼器中的電機，而電機/編碼器中的編碼器產(chǎn)生的關(guān)于各關(guān)節(jié)電機的角度信息的光電編碼器信號依次反饋到相應(yīng)的關(guān)節(jié)驅(qū)動器和運動控制卡中，上位機可以從相應(yīng)的運動控制卡中讀取該光電編碼器信號；

所述多個絕對位置編碼器信號經(jīng)過光耦隔離電平轉(zhuǎn)換之后傳遞到DIDO數(shù)字信號采集卡，再由上位機PC104進行讀取；

所述肌電信號采集電極片(6)采集到的肌電信號首先經(jīng)過相應(yīng)的肌電信號前置放大濾波器進行放大濾波之后，輸入到表面肌電光耦隔離卡內(nèi)進行隔離，然后由A/D轉(zhuǎn)換卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由上位機PC104進行讀取。