一种上肢康复机器人及其控制方法技术

一种上肢康复机器人及其控制方法，采用升降杆(2)、安装于升降杆上的机械臂(1)以及安装于机械臂上，用于将患者手臂固定于机械臂上的托架结构；以及设置在机械臂的各个关节上的伺服电机(3)，以及用于控制伺服电机的处理器(4)；该上肢康复机器人这样工作：托架结构接纳固定患者手臂；处理器获取与特定康复动作对应的机械臂各关节的空载力矩的集合；处理器根据每个关节的空载力矩计算其角速度，然后控制伺服电机驱动机械臂各关节以其计算得到的角速度运动；机械臂带动患者手臂完成特定康复动作。实施本发明专利技术的上肢康复机器人及其控制方法，康复效果好，康复效率高，具有极强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及康复治疗器械领域，尤其涉及一种上肢康复机器人及其控制方法。
技术介绍
脑中风是指脑部血管闭塞、堵塞而引起的血液循环障碍造成的疾病。最常见的脑中风症状为偏瘫。由于偏瘫造成人体上肢运动困难，直接影响人的生活能力。对其及时治疗使其康复尤为重要，常称为康复治疗。康复治疗最常用的是运动疗法，该疗法以生物力学和神经发育学为基础，通过对患者的患肢进行运动，来促进神经肌肉功能恢复，进而恢复肢体的正常运动功能。在临床治疗过程中，借助徒手或借助简单机械器具，康复医师往复带动肢体做康复运动，执行被动运动锻炼，逐渐使其运动功能恢复到正常人水平。这种方式的训练效率和训练强度难以保证，训练效果受到治疗师水平的影响，而且缺乏评价训练参数和康复效果关系的客观数据，难以对训练参数进行优化以获得最佳治疗方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有肢体康复运动训练效果会受到治疗师水平的影响的问题，提供了一种上肢康复机器人及其控制方法。本专利技术就其技术问题提供的技术方案如下：本专利技术提供了一种上肢康复机器人的控制方法，该上肢康复机器人包括升降杆、安装于所述升降杆上的机械臂以及安装于所述机械臂上，用于将患者手臂固定于所述机械臂上的托架结构；所述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂的各个关节上的伺服电机，以及与所述伺服电机电性连接，用于控制所述伺服电机的处理器；所述控制方法包括以下步骤：Sa1)所述托架结构接纳固定患者手臂；所述处理器获取与特定康复动作对应的所述机械臂各关节的空载力矩的集合；Sa2)所述处理器根据每个关节的空载力矩计算其角速度，然后控制所述伺服电机驱动所述机械臂各关节以其计算得到的角速度运动；所述机械臂带动患者手臂完成特定康复动作。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述上肢康复机器人还包括与所述处理器电性连接的运动参数获取模块；所述步骤Sa1还包括以下步骤：所述运动参数获取模块获取所述机械臂各关节的空载力矩的集合，并发送给所述处理器；所述运动参数获取模块为键盘或触摸屏。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂的各个关节上的力矩传感器；所述处理器获取与特定康复动作对应的所述机械臂各关节的空载力矩的集合包括以下步骤：Sa11)所述托架结构接纳固定健康测试人员手臂；Sa12)所述力矩传感器感应健康测试人员手臂为完成特定康复动作而施加于所述机械臂的各个关节上的感应力矩的集合，并发送给所述处理器；Sa13)所述处理器将每个关节的感应力矩作为该关节的空载力矩，从而获得所述机械臂各关节的空载力矩的集合。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，该上肢康复机器人包括升降杆、安装于所述升降杆上的机械臂以及安装于所述机械臂上，用于将患者手臂固定于所述机械臂上的托架结构；所述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂的各个关节上的伺服电机和力矩传感器，以及与所述伺服电机电性连接，用于控制所述伺服电机的处理器；所述控制方法包括以下步骤：Sb1)所述处理器获取与特定康复动作对应的所述机械臂各关节的空载力矩的集合；Sb2)所述托架结构接纳固定患者手臂；Sb3)所述力矩传感器感应患者手臂施加于所述机械臂各关节上的感应力矩的集合，并发送给所述处理器；Sb4)所述处理器为所述机械臂每个关节计算其末端力估计值；每个关节的末端力估计值为其空载力矩和其感应力矩的矢量差；所述处理器根据每个关节的末端力估计值计算其角速度，然后控制所述伺服电机驱动所述机械臂各关节以其计算得到的角速度运动；所述机械臂带动患者手臂完成特定康复动作。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述上肢康复机器人还包括与所述处理器电性连接的运动参数获取模块；所述步骤Sb1还包括以下步骤：所述运动参数获取模块获取所述机械臂各关节的空载力矩的集合，并发送给所述处理器；所述运动参数获取模块为键盘或触摸屏。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述步骤Sb1包括以下步骤：Sb11)所述托架结构接纳固定健康测试人员手臂；Sa12)所述力矩传感器感应健康测试人员手臂为完成特定康复动作而施加于所述机械臂的各个关节上的感应力矩的集合，并发送给所述处理器；Sa13)所述处理器将每个关节的感应力矩作为该关节的空载力矩，从而获得所述机械臂各关节的空载力矩的集合。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，该上肢康复机器人包括升降杆、安装于所述升降杆上的机械臂以及安装于所述机械臂上，用于将患者手臂固定于所述机械臂上的托架结构；所述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂的各个关节上的伺服电机和力矩传感器，以及与所述伺服电机电性连接，用于控制所述伺服电机的处理器；所述上肢康复机器人还包括与所述机械臂对应，并与所述处理器通讯连接的虚拟臂，所述上肢康复机器人还包括用于显示所述虚拟臂的显示器和用于存储所述虚拟臂的程序的存储器；所述显示器、所述存储器分别与所述处理器电性连接；所述上肢康复机器人还包括与所述处理器通讯连接，用于判断所述虚拟臂是否完成特定康复动作的判断模块，以及与所述处理器通讯连接，用于显示与所述判断模块的判断结果对应的视频结果的结果显示模块；所述控制方法包括以下步骤：Sc1)所述处理器获取与特定康复动作对应的所述机械臂各关节的空载力矩的集合；Sc2)所述托架结构接纳固定患者手臂；Sc3)所述力矩传感器感应患者手臂施加于所述机械臂各关节上的感应力矩的集合，并发送给所述处理器；Sc4)所述机械臂在患者手臂的作用下运动；所述处理器根据每个关节的感应力矩计算其角速度，然后控制所述虚拟臂各关节以其计算得到的角速度运动，并将所述机械臂各关节的感应力矩的集合和空载力矩的集合发送给所述判断模块；Sc5)所述判断模块判断每个关节的感应力矩是否达到其空载力矩，从而判断所述虚拟臂是否完成特定康复动作，并将其判断结果发送给所述结果显示模块；所述结果显示模块接收所述判断模块发送的判断结果，并在所述显示器上显示与所述判断结果对应的视频结果。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述上肢康复机器人还包括与所述处理器电性连接的运动参数获取模块；所述步骤Sc1还包括以下步骤：所述运动参数获取模块获取所述机械臂各关节的空载力矩的集合，并发送给所述处理器；所述运动参数获取模块为键盘或触摸屏。本专利技术上述的上肢康复机器人的控制方法中，所述步骤Sc1还包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，该上肢康复机器人包括升降杆(2)、安装于所述升降杆(2)上的机械臂(1)以及安装于所述机械臂(1)上，用于将患者手臂固定于所述机械臂(1)上的托架结构；所述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂(1)的各个关节上的伺服电机(3)，以及与所述伺服电机(3)电性连接，用于控制所述伺服电机(3)的处理器(4)；所述控制方法包括以下步骤：Sa1)所述托架结构接纳固定患者手臂；所述处理器(4)获取与特定康复动作对应的所述机械臂(1)各关节的空载力矩的集合；Sa2)所述处理器(4)根据每个关节的空载力矩计算其角速度，然后控制所述伺服电机(3)驱动所述机械臂(1)各关节以其计算得到的角速度运动；所述机械臂(1)带动患者手臂完成特定康复动作。

【技术特征摘要】
1.一种上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，该上肢康复机器人包
括升降杆(2)、安装于所述升降杆(2)上的机械臂(1)以及安装于所述机
械臂(1)上，用于将患者手臂固定于所述机械臂(1)上的托架结构；所述
上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂(1)的各个关节上的伺服电机(3)，
以及与所述伺服电机(3)电性连接，用于控制所述伺服电机(3)的处理器
(4)；所述控制方法包括以下步骤：
Sa1)所述托架结构接纳固定患者手臂；所述处理器(4)获取与特定康
复动作对应的所述机械臂(1)各关节的空载力矩的集合；
Sa2)所述处理器(4)根据每个关节的空载力矩计算其角速度，然后控
制所述伺服电机(3)驱动所述机械臂(1)各关节以其计算得到的角速度运
动；所述机械臂(1)带动患者手臂完成特定康复动作。
2.根据权利要求1所述的上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所
述上肢康复机器人还包括与所述处理器(4)电性连接的运动参数获取模块
(5)；所述步骤Sa1还包括以下步骤：
所述运动参数获取模块(5)获取所述机械臂(1)各关节的空载力矩的
集合，并发送给所述处理器(4)；所述运动参数获取模块(5)为键盘或触摸
屏。
3.根据权利要求1所述的上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所
述上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂(1)的各个关节上的力矩传感器
(6)；所述处理器(4)获取与特定康复动作对应的所述机械臂(1)各关节
的空载力矩的集合包括以下步骤：
Sa11)所述托架结构接纳固定健康测试人员手臂；
Sa12)所述力矩传感器(6)感应健康测试人员手臂为完成特定康复动作
而施加于所述机械臂(1)的各个关节上的感应力矩的集合，并发送给所述处
理器(4)；
Sa13)所述处理器(4)将每个关节的感应力矩作为该关节的空载力矩，

\t从而获得所述机械臂(1)各关节的空载力矩的集合。
4.一种上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，该上肢康复机器人包
括升降杆(2)、安装于所述升降杆(2)上的机械臂(1)以及安装于所述机
械臂(1)上，用于将患者手臂固定于所述机械臂(1)上的托架结构；所述
上肢康复机器人还包括设置在所述机械臂(1)的各个关节上的伺服电机(3)
和力矩传感器(6)，以及与所述伺服电机(3)电性连接，用于控制所述伺服
电机(3)的处理器(4)；所述控制方法包括以下步骤：
Sb1)所述处理器(4)获取与特定康复动作对应的所述机械臂(1)各关
节的空载力矩的集合；
Sb2)所述托架结构接纳固定患者手臂；
Sb3)所述力矩传感器(6)感应患者手臂施加于所述机械臂(1)各关节
上的感应力矩的集合，并发送给所述处理器(4)；
Sb4)所述处理器(4)为所述机械臂(1)每个关节计算其末端力估计值；
每个关节的末端力估计值为其空载力矩和其感应力矩的矢量差；所述处理器
(4)根据每个关节的末端力估计值计算其角速度，然后控制所述伺服电机(3)
驱动所述机械臂(1)各关节以其计算得到的角速度运动；所述机械臂(1)
带动患者手臂完成特定康复动作。
5.根据权利要求4所述的上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所
述上肢康复机器人还包括与所述处理器(4)电性连接的运动参数获取模块
(5)；所述步骤Sb1还包括以下步骤：
所述运动参数获取模块(5)获取所述机械臂(1)各关节的空载力矩的
集合，并发送给所述处理器(4)；所述运动参数获取模块(5)为键盘或触摸
屏。
6.根据权利要求4所述的上肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，甘建峰，
申请(专利权)人：深圳宝葫芦机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44