[發明專利]康復機器人及其摔倒檢測與防護方法

有效

• 申請號: 201811243144.4
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109199800B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 程泓井;王永波;夏源
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22;A61H3/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;張冉

1.一種康復機器人，其特征在于，包括：控制單元、運動跟隨單元和人體支撐機構；

所述控制單元用于設定人體質心的初始位置高度，向所述運動跟隨單元發送運動指令；

所述運動跟隨單元用于在接收到所述運動指令后控制所述人體支撐機構跟隨所述人體質心的上下運動而上下運動；

所述控制單元還用于實時獲取所述人體質心的實時位置高度，計算所述實時位置高度與所述初始位置高度的高度差，在所述高度差滿足預設條件時向所述運動跟隨單元發送制動指令，所述預設條件為所述高度差小于0且所述高度差的絕對值大于或等于預設高度差閾值；

所述運動跟隨單元還用于在接收到所述制動指令后控制所述人體支撐機構停止上下運動，停止后的所述人體支撐機構向所述人體施加支撐力，以限制所述人體質心的實時位置高度下降；

所述控制單元還用于判斷是否滿足被動恢復條件，若滿足所述被動恢復條件，則向所述運動跟隨單元發送恢復指令，所述被動恢復條件為在發送所述制動指令后的預設時長內所述高度差未縮小；

所述運動跟隨單元還用于在接收到所述恢復指令后，控制所述人體支撐機構支撐人體上升以使得所述人體質心恢復至所述初始位置高度。

2.如權利要求1所述的康復機器人，其特征在于，所述人體支撐機構與所述人體質心保持等高，所述運動跟隨單元還用于檢測所述人體支撐機構的實時位置高度，并將所述人體支撐機構的實時位置高度發送至所述控制單元。

3.如權利要求1中所述的康復機器人，其特征在于，所述運動跟隨單元包括：伺服驅動器、伺服電機和傳動機構；

所述伺服驅動器用于控制所述伺服電機的運行，所述伺服電機運行時通過所述傳動機構帶動所述人體支撐機構上下運動。

4.如權利要求3所述的康復機器人，其特征在于，所述傳動機構包括：電機聯軸器、絲桿和絲桿螺母；

所述絲桿通過所述電機聯軸器與所述伺服電機連接，所述絲桿螺母設于所述絲桿上，所述伺服電機通過所述電機聯軸器帶動所述絲桿旋轉，所述絲桿螺母隨著所述絲桿的旋轉而上下運動，所述絲桿螺母還與所述人體支撐機構剛性連接，所述人體支撐機構跟隨所述絲桿螺母的上下運動而上下運動。

5.如權利要求3所述的康復機器人，其特征在于，所述康復機器人還包括：運動感知單元；

所述運動感知單元用于檢測人體運動時在豎直方向所用的力，并將所述力發送至所述控制單元；

所述控制單元還用于計算所述力產生的人體運動位移，將所述人體運動位移轉換成所述人體支撐機構可產生等量位移的電機控制參量，將所述電機控制參量發送至所述伺服驅動器；

所述伺服驅動器用于按照所述電機控制參量控制所述伺服電機運行，以通過所述傳動機構帶動所述人體支撐機構上下運動。

6.如權利要求1所述的康復機器人，其特征在于，所述人體質心的位置高度等同于人體骨盆的位置高度。

7.如權利要求6所述的康復機器人，其特征在于，所述人體支撐機構佩戴于人體骨盆位置處。

8.一種康復機器人的摔倒檢測與防護方法，其特征在于，所述摔倒檢測與防護方法包括：

設定人體質心的初始位置高度；

利用運動跟隨單元控制人體支撐機構跟隨所述人體質心的上下運動而上下運動；

實時獲取實時人體質心的實時位置高度；

計算所述實時位置高度與所述初始位置高度的高度差；

判斷所述高度差是否滿足預設條件，所述預設條件為所述高度差小于0且所述高度差的絕對值大于或等于預設高度差閾值；

若滿足所述預設條件，則向所述運動跟隨單元發送制動指令，利用所述運動跟隨單元控制所述人體支撐機構停止上下運動，停止后的所述人體支撐機構向所述人體施加支撐力，以限制所述人體質心的實時位置高度下降；

所述摔倒檢測與防護方法還包括：

判斷是否滿足被動恢復條件，所述被動恢復條件為在發送所述制動指令后的預設時長內所述高度差未縮小；

若滿足所述被動恢復條件，則利用所述運動跟隨單元控制所述人體支撐機構支撐人體上升以使得所述人體質心恢復至所述初始位置高度。