一种上肢康复机器人的虚拟避障方法及系统技术方案

本发明专利技术属于康复机器人领域，具体涉及一种上肢康复机器人的虚拟避障方法及系统，包括如下步骤：障碍物坐标被发送至机器人控制器；机器人控制器检测当前机器人末端的速度，确定避障半径r；根据避障半径确定触点坐标，并计算触点是否接触到障碍物；根据触点接触情况计算避障所需的反向力；机器人控制器发送反向力信号给电机驱动器，驱动电机实现避障。相对于现有技术，本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术可针对任意多边形表示的障碍物进行主动避障，可以实时的修改障碍物的坐标。修改障碍物的坐标。修改障碍物的坐标。

【技术实现步骤摘要】
一种上肢康复机器人的虚拟避障方法及系统


[0001]本专利技术属于康复机器人领域，具体涉及一种上肢康复机器人的虚拟避障方法及系统。

技术介绍

[0002]在上肢康复过程中，用户借助康复机器人与虚拟训练环境进行交互，以达到训练上肢的目的。在虚拟训练环境中，包含了一系列不可接近或者穿越的障碍物(比如石头、围栏等)。当用户操作康复机器人移动虚拟物体接近虚拟障碍物时，康复机器人需要能够帮助用户避开这些障碍物。
[0003]例如，所述上肢康复机器人(后面简称机器人)的整体硬件结构可参考专利CN113244578A。
[0004]上肢康复训练是指，在现实环境中，用户握住机器人末端手柄，主动发力或者在机器人的带动下完成康复训练动作。在虚拟环境中，被操控对象根据机器人的轨迹做相应的运动。其中，虚拟环境中包含一系列的障碍物，比如石头，围墙，河流等，这些障碍物在虚拟环境被设定为不可穿越或者不可接近的。由于用户的肌肉力量较弱，当虚拟环境中的被操控对象接近障碍物时难以避开这些虚拟障碍物，因此需要机器人主动帮助用户远离这些障碍物。r/>[0005]而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上肢康复机器人的虚拟避障方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：障碍物坐标被发送至机器人控制器；S2：机器人控制器检测当前机器人末端的速度，确定避障半径r；S3：根据避障半径确定触点坐标，并计算触点是否接触到障碍物；S4：根据触点接触情况计算避障所需的反向力；S5：机器人控制器发送反向力信号给电机驱动器，驱动电机实现避障。2.根据权利要求1所述的一种上肢康复机器人的虚拟避障方法，其特征在于，避障半径r与机器人末端的运行速度呈正相关关系，r＝0.1v其中，r的单位为mm，v的单位为mm/s，v为机器人末端的运行速度。3.根据权利要求1所述的一种上肢康复机器人的虚拟避障方法，其特征在于，如果检测到仅有一个触点与障碍物边界接触，则从圆心O点到该触点C
i
的向量与障碍物边界相交于点P
i
；计算向量P
i
C
i
在障碍物边界的法向量V
i
上的投影的向量的模长d
i
；根据模长d
i
计算避障反向力；其中，i＝1、2、3
…
n，n指n个触点，F
i
指第i个触点与障碍物接触时避障所需的反向力，指第i个触点的向量P
i
C
i
在障碍物边界的法向量V
i
上的投影的向量的模长；将反向力信号发送给电机驱动器，由电机驱动器驱动电机向远离障碍物的方向移动；如果有多个触点同时与障碍物边界接触，则计算所有触点的避障所需的反向力的合力F
total
；其中，α
i
表示第i个触点是否与障碍物边界接触；当第i个触点与障碍物接触时，α
i
＝1；当第i个触点没有与障碍物接触时，α
i
＝0；将计算得到的合力信号发送给电机驱动器，由电机驱动器驱动电机向远离障碍物的方向移动。4.一种上肢康复机器人的虚拟避障系统，包括机器人控制器，其特征在于，所述的机器人控制器包括：障碍物坐标信息接收模块，用于接收上位机发送的障碍物坐标信息；避障半径模块，用于实时接收机器人末端的运行速度信息，并根据机器人末端的实时运行速度计算避障半径r；障碍物接触判定模块，根据避障半径模块计算得到的避障半径确定所有触点的坐标，并计算触点是否接触到障碍物；避障反向力计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琰，黄河，冯雷，张健，
申请(专利权)人：南京伟思医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：