肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术提供了一种肢体康复训练机器人运动精度测量方法、测量系统、电子设备和存储介质，测量方法包括：根据预先设置好的测量点，控制机械臂进行相应运动，以驱动机械臂的末端运动至测量点所在位置；获取机械臂的末端的实际位置信息；根据机械臂的末端的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息；根据至少一个肢体关节的实际运动角度信息，获取肢体康复训练机器人的运动精度信息。本发明专利技术可以直接获取肢体康复训练机器人运动过程中的肢体上的至少一个肢体关节的实际运动角度信息，进而可以根据至少一个所述肢体关节的实际运动角度信息，获取所述肢体康复训练机器人的运动精度信息。取所述肢体康复训练机器人的运动精度信息。取所述肢体康复训练机器人的运动精度信息。

Method, system, equipment and medium for measuring motion accuracy of limb rehabilitation training robot

【技术实现步骤摘要】
肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着社会老龄化加剧及脑卒中、脊髓损伤、脑外伤等各种疾病造成的残障人口迅速增长，由此带来的康复器具需求也不断增加。然而，现有康复医疗资源非常紧缺，国内普遍采用的康复治疗方法存在人员消耗大、康复周期长、效果有限等问题。康复机器人正是解决传统康复方法的有效技术手段。
[0003]对于多数肢体康复训练机器人，其技术要求的精度是由牵引病人肢体运动过程中的人体关节精度来衡量的，即患者在使用康复机器人进行肢体运动训练过程中，人体关节角度的位置精度。而传统的机器人精度测量方式均是以测量机械臂末端的定位精度的方式来描述机器人的运动精度，对于康复机器人的精度测量需求不能很好的适配。
[0004]需要说明的是，公开于该专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种肢体康复训练机器人运动精度测量方法、测量系统、电子设备和存储介质，可以解决传统的机器人精度测量方式只能测量机器人末端的定位精度，无法实现肢体康复训练机器人的运动精度的测量需求的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种肢体康复训练机器人运动精度测量方法，所述肢体康复训练机器人包括至少一条机械臂，所述测量方法包括：
[0007]根据预先设置好的测量点，控制所述机械臂进行相应运动，以驱动所述机械臂的末端运动至所述测量点所在位置；
[0008]获取所述机械臂的末端的实际位置信息；
[0009]根据所述机械臂的末端的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息；
[0010]根据至少一个所述肢体关节的实际运动角度信息，获取所述肢体康复训练机器人的运动精度信息。
[0011]可选的，所述根据预先设置好的测量点，控制所述机械臂进行相应运动，包括：
[0012]根据预先设置好的测量点在机器人基坐标系下的位置信息，控制所述机械臂进行相应运动。
[0013]可选的，所述测量点在所述机器人基坐标系下的位置信息通过以下方法得到：
[0014]根据各个肢体关节的运动范围，确定各个所述肢体关节的目标运动角度信息；
[0015]根据各个所述肢体关节的目标运动角度信息，确定测量点在髋关节或肩关节坐标
系下的位置信息；
[0016]根据预先获取的机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系以及所述测量点在所述髋关节或肩关节坐标系下的位置信息，获取所述测量点在所述机器人基坐标系下的位置信息。
[0017]可选的，所述根据所述机械臂的末端的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息，包括：
[0018]根据所述机械臂的末端在髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息。
[0019]可选的，所述机械臂的末端安装有定位标志物，所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息通过以下方法得到：
[0020]采用定位跟踪仪获取所述定位标志物在世界坐标系下的实际位置信息；
[0021]根据所述定位标志物在所述世界坐标系下的实际位置信息，获取所述机械臂的末端在所述世界坐标系下的实际位置信息；
[0022]根据预先获取的所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系以及所述机械臂的末端在世界坐标系下的实际位置信息，获取所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息。
[0023]可选的，所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系通过以下方法获得：
[0024]获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系以及所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系；
[0025]获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系以及所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系，获取所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系。
[0026]可选的，所述获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系，包括：
[0027]获取所述机械臂上的任意关节在所述世界坐标系下的位姿信息以及所述关节在所述机器人基坐标系下的位姿信息；
[0028]根据所述关节在所述世界坐标系下的位姿信息以及所述关节在所述机器人基坐标系下的位姿信息，获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系。
[0029]可选的，所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系通过以下方法得到：
[0030]获取所述机器人基坐标系的原点以及所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息；
[0031]根据所述机器人基坐标系的原点以及所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息，获取所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系。
[0032]可选的，所述获取所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息，包括：
[0033]获取所述机械臂的末端在所述世界坐标系下的位置信息；
[0034]根据所述机械臂的末端在所述世界坐标系下的位置信息以及所述肢体的长度信
息，获取所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息。
[0035]可选的，所述根据所述机械臂的末端在髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息，包括：
[0036]通过如下公式，获取髋关节或肩关节的实际运动角度信息：
[0037][0038]式中，θ1表示髋关节或肩关节的实际运动角度，X
P
表示所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的X坐标，Z
P
表示所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的Z坐标，L1表示大腿或大臂的长度，L2表示小腿或小臂的长度。
[0039]可选的，通过如下公式，获取膝关节或肘关节的实际运动角度信息：
[0040][0041]X
K
＝L1*cosθ1[0042]Z
K
＝L1*sinθ1[0043]式中，θ2表示膝关节或肘关节的实际运动角度，X
K
表示膝关节或肘关节在所述髋关节或肩关节坐标系下的X坐标，Z
K
表示膝关节或肘关节在所述髋关节或肩关节坐标系下的Z坐标。
[0044]可选的，所述机械臂包括依次相连的第一关节、第二关节和末端关节，其中，所述末端关节包括用于驱动腿夹板或臂夹板的第三关节以及用于驱动脚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述肢体康复训练机器人包括至少一条机械臂，所述测量方法包括：根据预先设置好的测量点，控制所述机械臂进行相应运动，以驱动所述机械臂的末端运动至所述测量点所在位置；获取所述机械臂的末端的实际位置信息；根据所述机械臂的末端的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息；根据至少一个所述肢体关节的实际运动角度信息，获取所述肢体康复训练机器人的运动精度信息。2.根据权利要求1所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述根据预先设置好的测量点，控制所述机械臂进行相应运动，包括：根据预先设置好的测量点在机器人基坐标系下的位置信息，控制所述机械臂进行相应运动。3.根据权利要求2所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述测量点在所述机器人基坐标系下的位置信息通过以下方法得到：根据各个肢体关节的运动范围，确定各个所述肢体关节的目标运动角度信息；根据各个所述肢体关节的目标运动角度信息，确定测量点在髋关节或肩关节坐标系下的位置信息；根据预先获取的机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系以及所述测量点在所述髋关节或肩关节坐标系下的位置信息，获取所述测量点在所述机器人基坐标系下的位置信息。4.根据权利要求1所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述根据所述机械臂的末端的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息，包括：根据所述机械臂的末端在髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息以及预先获取的肢体的长度信息，获取至少一个肢体关节的实际运动角度信息。5.根据权利要求4所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述机械臂的末端安装有定位标志物，所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息通过以下方法得到：采用定位跟踪仪获取所述定位标志物在世界坐标系下的实际位置信息；根据所述定位标志物在所述世界坐标系下的实际位置信息，获取所述机械臂的末端在所述世界坐标系下的实际位置信息；根据预先获取的所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系以及所述机械臂的末端在世界坐标系下的实际位置信息，获取所述机械臂的末端在所述髋关节或肩关节坐标系下的实际位置信息。6.根据权利要求5所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系通过以下方法获得：获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系以及所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系；
获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系以及所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系，获取所述世界坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系。7.根据权利要求6所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系，包括：获取所述机械臂上的任意关节在所述世界坐标系下的位姿信息以及所述关节在所述机器人基坐标系下的位姿信息；根据所述关节在所述世界坐标系下的位姿信息以及所述关节在所述机器人基坐标系下的位姿信息，获取所述世界坐标系与所述机器人基坐标系之间的转换关系。8.根据权利要求3或6所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系通过以下方法得到：获取所述机器人基坐标系的原点以及所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息；根据所述机器人基坐标系的原点以及所述髋关节或肩关节坐标系的原点在世界坐标系下的位置信息，获取所述机器人基坐标系与所述髋关节或肩关节坐标系之间的转换关系。9.根据权利要求8所述的肢体康复训练机器人运动精度测量方法，其特征在于，所述获取所述髋关节或肩关...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其美，于瑞贞，周铜，李志青，
申请(专利权)人：上海神泰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：