本发明专利技术创造公开了一种用于康复机器人关节的限位装置及限位方法，包括机械关节、制动模块和阻尼模块，制动单元用于若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围时对机械关节施加第一制动力，阻尼模块用于若机械关节的当前角度超过第二安全角度范围时对机械关节施加第二制动力，具有缓冲效果好和安全系数高的优点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种用于康复机器人关节的限位装置及限位方法
[0001]本专利技术创造属于医疗技术，特指一种用于康复机器人关节的限位装置及限位方法。
技术介绍
[0002]康复机器人是一种辅助患者开展被动运动、日常活动和促进康复的医疗器械，其中一种康复机器人包括机械关节，可用于协助关节器官治愈后的患者的康复运动，还可用于协助截瘫、偏瘫、四肢瘫、脊髓灰质炎等具有严重移动问题的人群的日常活动。
[0003]在机械关节的使用过程中，需要对机械关节进行限位保护，使得机械关节在安全范围内进行运动。一般来说，机械关节的限位保护可以通过硬件或软件的方式来实现。硬件保护方式通过设置限位结构，限定了机械关节的活动范围，限位结构在对机械关节进行限位时，产生硬性碰撞，容易造成机械关节的损坏，甚至还会对患者的关节造成拉伤或者让患者跌倒等不可预期的治疗事故。软件保护方式，通过实时检测机械关节的角度参数，若角度参数超过安全参数时，采取制动措施。然而，软件制动通常在临界点进行制动，需要在短时间内完成制动，还是存在容易机械关节损坏和医疗事故的问题。
[0004]现有技术不够完善，单独的软件或硬件对机械关节进行限位时无法将关节的运动较好地减缓至停止，存在缓冲效果差和安全隐患的问题。
专利技术创造内容
[0005]为克服现有技术的不足及存在的问题，本专利技术创造提供一种用于康复机器人关节的限位装置及限位方法，采用本专利技术创造可以更好地保护患者的关节，同时让控制更加准确和精确。
[0006]为实现上述目的，本专利技术创造采用如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术创造提供了一种用于康复机器人关节的限位装置，包括：
[0008]机械关节；
[0009]制动模块，用于若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围时，对机械关节施加第一制动力；
[0010]阻尼模块，用于若机械关节的当前角度超过第二安全角度范围时，对机械关节施加第二制动力。
[0011]在一些方式中，所述第二安全角度范围包含第一安全角度范围或第一安全角度范围包含第二安全角度范围或第一安全角度范围部分包含第二安全角度范围。
[0012]在一些方式中，还包括第二检测模块，用于检测机械关节的当前运动值；
[0013]若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围并且机械关节的当前运动值超过安全运动值范围时，则制动模块对机械关节施加第一制动力直至机械关节的当前运动值位于安全运动值范围内。
[0014]在一些方式中，所述机械关节的当前运动值为力矩值、速度值和角速度值中的任
意一种。
[0015]在一些方式中，还包括第一检测模块，第一检测模块用于检测机械关节的当前角度是否超过第一安全角度范围。
[0016]在一些方式中，所述第一检测模块为位置传感器，位置传感器设置在机械关节的可活动范围内；
[0017]依据在不触发位置传感器的前提下机械关节的第一可活动角度范围确定第一安全角度范围。
[0018]在一些方式中，所述阻尼模块设置在机械关节的可活动角度范围内；
[0019]依据在不触碰阻尼模块的前提下机械关节的第二可活动角度范围确定为第二安全角度范围。
[0020]在一些方式中，所述阻尼模块包括摩擦阻尼单元、弹性阻尼单元、液压阻尼单元、磁性阻尼单元中的至少一种。
[0021]在一些方式中，所述制动模块为电动机。
[0022]在一些方式中，所述机械关节包括第一构件和第二构件，第一构件可转动地设置在第二构件上，依据第一构件的当前位置和参考零点位置之间的夹角确定为机械关节的当前角度。
[0023]在另一方面，本专利技术创造的还提出了一种用于康复机器人关节的限位方法，基于上述的一种用于康复机器人关节的限位装置，包括：
[0024]若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围时，对机械关节施加第一制动力；
[0025]若机械关节的当前角度超过第二安全角度范围时，对机械关节施加第二制动力。
[0026]在一些方式中，所述第二安全角度范围包含第一安全角度范围或第一安全角度范围包含第二安全角度范围或第一安全角度范围部分包含第二安全角度范围。
[0027]在一些方式中，所述若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围时，对机械关节施加第一制动力，具体包括：
[0028]检测机械关节的当前运动值；
[0029]若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围并且机械关节的当前运动值超过安全运动值范围时，则对机械关节施加第一制动力直至机械关节的当前运动值位于运动值范围内。
[0030]在一些方式中，所述机械关节的当前运动值为力矩值、速度值和角速度值中的任意一种。
[0031]在一些方式中，检测机械关节的当前角度是否超过第一安全角度范围。
[0032]在一些方式中，所述检测机械关节的当前角度是否超过第一安全角度范围，具体包括：采用位置传感器检测机械关节的当前角度是否超过第一安全角度范围，位置传感器设置在机械关节的可活动角度范围内；
[0033]依据在不触发位置传感器的前提下机械关节的第一可活动角度范围确定第一安全角度范围。
[0034]在一些方式中，所述若机械关节的当前角度超过第二安全角度范围时，对机械关节施加第二制动力，具体包括：采用阻尼模块对机械关节施加第二制动力，阻尼模块设置在机械关节的可活动角度范围内；
[0035]依据在不触碰阻尼模块的前提下机械关节的第二可活动角度范围确定为第二安全角度范围。
[0036]本专利技术创造相比现有技术突出且有益的技术效果是：
[0037](1)在本专利技术创造的制动过程中，在初期时仅通过制动模块或阻尼模块对机械关节进行制动，在后期时通过制动模块和阻尼模块的共同作用对机械关节完成制动，整个制动过程中，对机械关节的制动力逐渐增大，具有初期时机械关节的速度缓降、后期时机械关节的速度骤降的特点，不仅对机械关节本身起到限位保护的作用，而且也避免患者感受到明显的冲击感，和避免机械关节超出患者关节的活动范围甚至造成患者关节损伤的问题，因此本专利技术创造具有逐级制动、缓冲效果好、控制精度高、限位保护效果好和安全的优点。
[0038](2)传统技术中仅采用软件或硬件进行单独制动，相较于传统技术，本专利技术创造的制动模块采用软件控制的方式进行实现，阻尼模块采用硬件结构的方式进行实现，将两者有机结合在一起达到逐级制动的效果，克服了传统软件的复杂性和不便于维护的问题，也克服了传统机械结构的制动力难以调节和制动效果差的问题，并且制动模块对机械关节起到限速的作用，避免过大速度的机械关节冲击在阻尼模块上而造成阻尼模块的形变超出极限范围的问题，因此本专利技术创造还具有结构简单紧凑、便于调节制动力、便于维护和工作可靠的优点。
附图说明
[0039]图1是本专利技术创造的本实施例应用在患者上的示意性侧视图；
[0040]图2是本专利技术创造的图1的电路结构示意图；
[0041]图3是本专利技术创造的另一实施例应用在患者上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，包括：机械关节；制动模块，用于若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围时，对机械关节施加第一制动力；阻尼模块，用于若机械关节的当前角度超过第二安全角度范围时，对机械关节施加第二制动力。2.根据权利要求1所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述第二安全角度范围包含第一安全角度范围或第一安全角度范围包含第二安全角度范围或第一安全角度范围部分包含第二安全角度范围。3.根据权利要求1所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，还包括第二检测模块，用于检测机械关节的当前运动值；若机械关节的当前角度超过第一安全角度范围并且机械关节的当前运动值超过安全运动值范围时，则制动模块对机械关节施加第一制动力直至机械关节的当前运动值位于安全运动值范围内。4.根据权利要求3所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述机械关节的当前运动值为力矩值、速度值和角速度值中的任意一种。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，还包括第一检测模块，第一检测模块用于检测机械关节的当前角度是否超过第一安全角度范围。6.根据权利要求5所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述第一检测模块为位置传感器，位置传感器设置在机械关节的可活动范围内；依据在不触发位置传感器的前提下机械关节的第一可活动角度范围确定第一安全角度范围。7.根据权利要求1所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述阻尼模块设置在机械关节的可活动角度范围内；依据在不触碰阻尼模块的前提下机械关节的第二可活动角度范围确定为第二安全角度范围。8.根据权利要求1或7所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述阻尼模块包括摩擦阻尼单元、弹性阻尼单元、液压阻尼单元、磁性阻尼单元中的至少一种。9.根据权利要求1所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述制动模块为电动机。10.根据权利要求1所述的一种用于康复机器人关节的限位装置，其特征在于，所述机械关节包括第一构件和第二构件，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张强，李鲁亚，杨森，吕雪霞，陈雪华，
申请(专利权)人：安杰莱科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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