基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人制造技术

本发明专利技术公开一种基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人，包括：掌背平台、以及设于掌背平台上的手指连杆机构、舵机、压力传感器和控制模块；所述手指连杆机构包括手指平台和多自由度连杆，所述多自由度连杆具有多个关节，且每个关节由单独舵机驱动；所述手指平台上设有压力传感器，用于检测抓握过程中的指尖力；所述控制模块根据目标指尖位置模拟指尖运动轨迹，根据指尖运动轨迹控制舵机的扭矩，以驱动舵机转动；并根据实际指尖力和目标指尖力的差值，以及实际指尖位置和目标指尖位置的差值，控制调整舵机的扭矩和转动速度。采用冗余控制根据指尖位置精确估计运动轨迹，采用力反馈控制对指尖力进行调节，提高抓握过程的稳定性。程的稳定性。程的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人


[0001]本专利技术涉及康复机器人
，特别是涉及一种基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]手是一种非常灵活和精密的器官，拥有多自由度的运动关节和复杂的神经肌肉结构，在日常生活中起着不可替代的作用。然而，由于人体的老化，或各种疾病和事故等引发的手部功能损伤和障碍，严重影响手部的正常活动，降低患者的生产效率和生活质量。例如，脑卒中是导致手功能受损的常见疾病之一。大多数的脑卒中患者会伴随单侧手功能的丧失，考虑到康复训练师的数目远远达不到需求，越来越多的人采用基于可穿戴外骨骼机器人的方法帮助患者进行手功能康复训练。
[0004]目前对于可穿戴外骨骼手功能机器人的设计开发较多，但大多数机器人的自由度都比较低，康复训练模式单一，并不能起到很好的效果；同时，很多手功能机器人佩戴不舒适，并不能达到对所有患者的手部尺寸的适用，无法实现方便自由的穿戴式训练。所以目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人，其特征在于，包括：掌背平台、以及设于掌背平台上的手指连杆机构、舵机、压力传感器和控制模块；所述手指连杆机构包括手指平台和多自由度连杆，所述多自由度连杆具有多个关节，且每个关节由单独舵机驱动；所述手指平台上设有压力传感器，用于检测抓握过程中的指尖力；所述控制模块根据目标指尖位置规划指尖运动轨迹，根据指尖运动轨迹控制舵机的扭矩，以驱动舵机转动；并根据实际指尖力和目标指尖力的差值，以及实际指尖位置和目标指尖位置的差值，控制调整舵机的扭矩和转动速度。2.如权利要求1所述的基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人，其特征在于，所述多自由度连杆包括手指连杆底部、第一指间连杆、第二指间连杆、第三指间连杆和指尖连杆；所述手指连杆底部通过锥齿轮与舵机连接，以使手指连杆机构产生掌指关节的弯曲伸展；所述第一指间连杆套接在手指连杆底部上，以产生水平面内的旋转自由度，实现手指连杆机构的打开与并拢；所述第二指间连杆套接在第一指间连杆上，以实现近端指间关节的弯曲伸展；所述第三指间连杆扣接在第二指间连杆上，在第三指间连杆和第二指间连杆之间实现水平面内的旋转自由度；所述指尖连杆套接在第三指间连杆上，以实现冠状面的弯曲。3.如权利要求2所述的基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人，其特征在于，所述手指平台套接在指尖连杆上，以实现远端指间关节的弯曲。4.如权利要求1所述的基于冗余控制的多自由度可穿戴外骨骼手功能康复机器人，其特征在于，所述控制模块在规划指尖运动轨迹时，引入关节运动阻抗，通过阻尼系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可，李郑振，魏娜，李光林，田新诚，李贻斌，宋锐，侯莹，何文晶，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：