The invention discloses a human impedance matching model of variable stiffness of elbow joint rehabilitation robot and its control method based on variable stiffness of elbow joint rehabilitation robot drive in patients with elbow flexion rehabilitation training was in the sagittal plane, the force and position information to obtain a small arm by a force sensor and a photoelectric encoder, the optimal parameter selection the variable stiffness of elbow joint rehabilitation robot stiffness, calculate output force and output displacement stiffness of the elbow joint rehabilitation robot, and control device of variable stiffness of elbow joint rehabilitation robot driven by limb motor to carry out rehabilitation training. The invention can make the patients avoid two damage and the rigid impact spasm rehabilitation device for patients, reduce load, increase the interactive flexibility and comfort, to meet the different rehabilitation periods for different driving torque requirements, accelerate the rehabilitation process, the variable stiffness of elbow joint rehabilitation robot to create a safe, for with comfortable and natural and have active compliance training environment.
【技术实现步骤摘要】
基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人及其控制方法
本专利技术属于康复医疗器械与机器人
,涉及一种基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人及其控制方法。
技术介绍
康复训练机器人是通过带动患者肢体进行康复训练的一种新型的人机合作机器人,旨在利用机器人原理,把智能控制与人体运动相结合,以代替人工进行康复训练。康复机器人通过标准化重复运动,达到促进神经功能重塑、恢复患者运动及控制能力的目的。康复机器人的优点如下:承受的工作强度高,性能稳定;提高康复训练的效率,降低人力成本;实时监测与记录患者康复状态的参数变化,便于制定康复方案。相比较传统机器人只要求实现精确的位置控制,康复机器人不仅要求位置控制,还要求控制康复训练中的人机间交互力大小,防止人机间的碰撞及患者在康复训练过程中的痉挛现象导致人机交互力过大,对患者造成二次损伤。目前研究的变刚度机器人因其变刚度特性可以调节人机间交互力的大小,可以增强人机间的柔顺性、舒适性。但变刚度机器人的实现形式多种多样,如何有效地结合在康复训练中是一个问题。随着康复训练的进行,患者处于四种不同的康复模式:被动模式、助力模式、主动模式和阻力模式。当患者运动能力不断提高时,康复机器人提供的驱动力就要越来越小,这要求康复机器人具有变刚度的特性,但在不同的康复模式中如何选取不同的刚度系数还没有一个指导准则。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决以上技术问题,提供一种基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人及其控制方法,该装置能够对患者进行符合人机交互的柔顺性、自然性的康复训练,还满足不同康复时期对于不同驱动 ...
【技术保护点】
基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,包括驱动机构和执行机构;驱动机构固定于升降柱上,执行机构采用能够与患者手臂配合工作的外骨骼护臂(19);外骨骼护臂(19)通过传动机构与驱动机构相连。
【技术特征摘要】
1.基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,包括驱动机构和执行机构;驱动机构固定于升降柱上,执行机构采用能够与患者手臂配合工作的外骨骼护臂(19);外骨骼护臂(19)通过传动机构与驱动机构相连。2.根据权利要求1所述的基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,驱动机构采用两个固定在升降柱上的伺服电机(12),升降柱固定在地上。3.根据权利要求2所述的基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,传动机构包括分别安装于两个伺服电机(12)输出轴上的齿轮组(14),齿轮组(14)的轴通过涨紧套固定安装第一带轮(11),外骨骼护臂(19)的小臂部分焊接有第二带轮(16),第一带轮(11)和第二带轮(16)通过缠绕在其上的钢丝绳(15)连接。4.根据权利要求1或2或3所述的基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,外骨骼护臂(19)包括铝合金外壳(17),以及设置于铝合金外壳(17)内侧的树脂内层(18),树脂内层(18)与人体上肢大臂和小臂接触。5.根据权利要求4所述的基于人机阻抗匹配模型的变刚度肘关节康复机器人,其特征在于,人体上肢小臂部分和树脂内层(18)之间固定有力传感器,第二带轮(16)的中间固定有光电角度编码器。6.一种基于人机阻抗匹配模型的变刚...
【专利技术属性】
技术研发人员:张进华,洪军,王润泽,王保增,张程,邱志惠,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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