一种上肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种上肢康复机器人，该上肢康复机器人的运动控制方法为：采用Kinect采集上肢运动数据，通过上位机对运动数据进行处理，获取控制信号，下位机将控制信号传给伺服驱动器，驱动外骨骼穿戴式机械手臂运动。本发明专利技术采用肢体动作体感控制，控制方式更加直观、自然、简单，可进行多关节实时联动控制，便于复杂动作的实现，使用者可以通过自身健侧肢体的运动，控制机器人进行双上肢协调同步镜像运动，更有助于使用者肢体功能的恢复。

Somatosensory control method and rehabilitation training strategy for upper limb rehabilitation robot

The invention discloses a rehabilitation robot for upper limb somatosensory control method, the upper limb Kinect data acquisition, motion data are processed by the host computer, access control signal, the control signal to the servo drive controller, drive wearable exoskeleton manipulator arm driven limb rehabilitation training. The strategies of rehabilitation training include simultaneous rehabilitation training of bilateral limb mirror under the control of mirror somatosensory control, master-slave rehabilitation under synchronized somatosensory control, and semi active rehabilitation training. The invention uses gestures somatosensory control, control more intuitive, natural, simple, can carry out real-time control linkage, for complex action training; somatosensory real-time master-slave control mode, easy to adjust the therapist rehabilitation training program; patients can own the contralateral limb movement, limb of the healthy limb drive limb coordination of bilateral synchronous mirror movement, more conducive to promoting the repair of neurons in the brain, improve the therapeutic effect of mirror therapy on the whole limb.

【技术实现步骤摘要】
一种上肢康复机器人的体感控制方法及康复训练策略
：本专利技术涉及一种体感控制的上肢外骨骼镜像康复机器。
技术介绍
：脑卒中已经成为危害人类身体健康的主要病因之一，且呈现年轻化趋势。随之而来的高致残率导致大部分卒中后患者肢体运动能力受损，严重影响患者生活质量。这类偏瘫患者需要尽早实施密集的高强度运动治疗以达到最佳康复效果。但对于患肢肌力不足，不能自主进行康复运动训练的患者，只能通过理疗师的辅助或者借助于康复训练设备。利用康复机器人辅助患者进行康复训练时，康复机器人的运动控制策略以及系统稳定性在一定程度上会影响康复效果。目前外骨骼机器人采用的控制方式主要分为两种：一种是固化程序，由预先编好的程序控制机器人在康复训练时执行单一关节或者组合动作；另一种就是通过控制面板或控制器进行在线控制。前种控制方式，由于理疗师不一定熟悉编程设置，不容易满足根据患者康复程度作出即时调整训练方案的要求。后一种控制方式一般只能同时控制一个关节，即使能同时控制多关节也不容易满足协调性与符合人体运动习惯的要求，这使得训练和调整一些日常生活中的组合动作(如饮食、提裤等)就显得比较困难。将一种新型的体感人机交互技术应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上肢康复机器人的体感控制方法，其特征在于：采用Kinect采集上肢运动数据，通过上位机对运动数据进行处理，获取控制信号，下位机将控制信号传给伺服驱动器，驱动外骨骼穿戴式机械手臂带动患肢进行康复训练，上位机为PC机，下位机为运动控制器。

【技术特征摘要】
1.一种上肢康复机器人的体感控制方法，其特征在于：采用Kinect采集上肢运动数据，通过上位机对运动数据进行处理，获取控制信号，下位机将控制信号传给伺服驱动器，驱动外骨骼穿戴式机械手臂带动患肢进行康复训练，上位机为PC机，下位机为运动控制器。2.根据权利要求1所述的一种上肢康复机器人的体感控制方法，其特征在于：所述的上肢运动数据采集与处理方法为：A、通过Kinect传感器捕捉人体6个关节的三维坐标，分别是肩部中心、髋部中心、健侧肢体肩关节、肘关节、腕关节，患侧肢体肩关节；B、建立人体坐标系，根据获取的6个关节点数据，构建空间向量，计算关节角度；关节角度包括肘关节屈/伸角度α，肩关节外展/内收角度β，肩关节前屈/后伸角度γ；其中，肩关节外展/内收角度β定义为上臂向人体冠状面的投影与脊柱线的夹角，肩关节前屈/后伸角度γ定义为上臂与人体冠状面的夹角；C、对计算得到的关节角度数据采用卡尔曼滤波算法平滑，根据Kinect的刷新频率，将状态改变矩阵中的数据刷新时间取补偿系统传输的耗时，提高系统实时性；D、对平滑后的关节角度数据进行限速和限幅处理，通过设定最大运动角速度保证患者训练安全。3.根据权利要求2所述的一种上肢康复机器人的体感控制方法，其特征在于：所述的关节角度计算方法为：a、建立人体坐标系，Kinect获取的6个骨架点标记为肩部中心SC、髋部中心HC、健侧肢体肩关节Sj、肘关节E、腕关节W，患侧肢体肩关节Sh，平面n为人体的冠状面，其中将人体分为前后两部分的平面，平面m＇平行于人体矢状面，其中将人体分为左右两部分的平面，平面h同时垂直于冠状面n和平面m＇；b、肘关节屈/伸角度计算方法为：过肘关节点和腕关节点构建向量过肩关节点和肘关节点构建向量肘关节屈/伸角度C、肩关节外展/内收角度、肩关节前屈/后伸角度计算方法为：过冠状面n内的髋部...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿畅，沈芳，吴炳，王君泽，陈啸，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32