[發明專利]上肢康復機器人的控制方法

有效

• 申請號: 201410131325.3
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN104970948B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 張秀巖;虎躍;沈建銘
• 申請（專利權）人: 北京蝶禾誼安信息技術有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李景輝

1.一種上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述上肢康復機器人包括：

能上下垂直移動并能繞軸中心線轉動的升降主軸(24)，所述升降主軸(24)垂直水平面設置；

能沿水平方向伸縮的伸縮臂(23)，垂直連接所述升降主軸(24)；

能在水平面內轉動的手托裝置(25)，鉸接在所述伸縮臂(23)上，所述手托裝置(25)為圓環形，用于將實驗體托住，而且所述手托裝置(25)能感受所述實驗體從周向沿各個角度施加的力；

升降電機(59)，連接所述升降主軸(24)并驅動所述升降主軸(24)上下垂直移動；

旋轉電機(57)，連接所述升降主軸(24)并驅動所述升降主軸(24)轉動；

伸縮電機(56)，連接所述伸縮臂(23)并驅動所述伸縮臂(23)伸縮；

位置傳感器，連接所述手托裝置(25)；

多維的力傳感器，連接在所述伸縮臂與手托裝置(25)之間，感受來自所述手托裝置(25)對所述伸縮臂施加的作用力；

控制器，連接所述升降電機(59)、旋轉電機(57)、所述伸縮電機(56)、位置傳感器、和所述多維的力傳感器；

所述控制方法包括：

預先向控制器輸入設定的伸縮臂(23)的運動參數和操作模式；

根據具體工作情況，選擇適用的伸縮臂(23)的運動參數和操作模式；

控制器按照選擇的運動參數控制所述伸縮臂(23)的移動；

所述力傳感器在所述伸縮臂(23)的移動過程中向所述控制器反饋位于所述伸縮臂的手托裝置(25)上的實驗體對所述伸縮臂(23)施加的作用力；

所述控制器按照選擇的操作模式決定是否根據所述力傳感器的反饋而調整設定的運動參數；

所述操作模式還包括：擾動模式，所述控制器在所述伸縮臂(23)的移動過程中提供一次或多次的隨機的擾亂，使所述實驗體在預設的時間段內偏離預設的軌跡，所述擾亂的作用力方向和大小為隨機的。

2.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述操作模式包括：A.被動模式，所述伸縮臂只按選擇的運動參數帶動位于伸縮臂上的實驗體運動，所述控制器不根據力傳感器的反饋調整設定的運動參數。

3.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述操作模式還包括：B.主動模式，所述控制器根據力傳感器的反饋調整設定的運動參數，所述控制器在所述伸縮臂(23)的移動過程中保持對所述伸縮臂施加設定的作用力，所述實驗體對所述伸縮臂(23)作用力大于所述控制器對所述伸縮臂施加設定的作用力。

4.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述操作模式還包括：助動模式，所述實驗體沿其運動方向對所述伸縮臂(23)施加正向的作用力，所述控制器根據力傳感器的反饋判斷所述實驗體的運動方向，并且所述控制器還驅動所述伸縮臂(23)按照運動參數設定的路徑運動。

5.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述操作模式還包括：抗阻模式，所述實驗體沿其運動方向對所述伸縮臂(23)施加正向的作用力，所述控制器根據力傳感器的反饋判斷所述實驗體的運動方向，并且所述控制器驅動所述伸縮臂(23)按照與所述實驗體的相反運動方向運動，所述伸縮臂(23)的綜合運動結果為：所述實驗體沿其運動方向對所述伸縮臂(23)施加正向的作用力的過程中受到控制器對所述伸縮臂(23)施加的阻力，并且所述實驗體的正向的作用力克服上述阻力，使得所述實驗體仍然沿其運動方向運動。

6.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述運動參數包括：力、速度、加速度、持續時間和位置或軌跡或運動路徑。

7.如權利要求1所述的上肢康復機器人的控制方法，其特征在于，所述上肢康復機器人的控制方法還包括：設置面向用戶的第一顯示器(17)和/或背向用戶的第二顯示器(19)，所述第一顯示器(17)和/或所述第二顯示器(19)與所述控制器連接，所述控制器將設定的伸縮臂(23)上的手托裝置(25)的運動軌跡以三維方式顯示在所述第一顯示器(17)和/或所述第二顯示器(19)上，并且所述控制器通過位置傳感器將所述實驗體的運動軌跡以三維方式顯示在所述第一顯示器(17)和/或所述第二顯示器(19)上。