本实用新型专利技术涉及一种上肢智能康复训练系统信号采集装置，属于信号处理技术领域。采集装置包括应变传感器、模/数转换电路、加速度传感器和减法运算电路，加速度传感器用于采集机械臂运动过程中产生的加速度信号的模拟量，应变传感器连接减法运算电路的同相输入端，加速度传感器连接减法运算电路的反相输入端，减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端，模/数转换电路的输出端用于连接控制器的输入端；所述减法运算电路用于将应力信号中的基于加速度信号产生的干扰力进行消除。本实用新型专利技术通过减法运算电路将应力信号中的加速度信号产生的干扰力进行消除，提高了应力信号采集的准确性。集的准确性。集的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种上肢智能康复训练系统信号采集装置
[0001]本技术涉及一种上肢智能康复训练系统信号采集装置，属于信号处理
技术介绍
[0002]目前，我国人口老龄化程度加重，肢体不健康患者日益增多，因而肢体康复辅助器具已然成为康复领域的研究热点，国内外研究团队设计的各类康复机器人也已投入到实际使用中。
[0003]现有的上肢智能康复训练系统包括应变采集装置、控制器和关节电机，应变采集装置包括应变传感器，应变传感器将采集的应变数据传输至控制器，进而控制器可以分析出患者的训练情况，得到关节电机的控制量以控制关节电机运动。然而整个上肢智能康复训练系统的控制核心——控制器，也就是大脑，所接收的信号的数字的，需进入控制器的信号为数字的才可进行运算处理，由于应变传感器所输出的信号是微弱的混有干扰信号的模拟量，因此，需要对应变传感器所采集的信号进行处理后进行AD转换，以提高数据采集的准确性。
[0004]现有的信号采集装置包括在应变传感器和控制器之间依次设置的差分放大电路、隔离电路、后置放大电路、以及A/D转换电路，差分放大电路接收应变传感器输出的模拟量，将模拟量进行预放大处理；隔离电路用于将预放大处理后的模拟量进行隔离，防干扰处理；后置放大电路用于将隔离后的信号进行阻抗匹配；A/D转换电路用于将将阻抗匹配后的信号进行模/数转换，并将数字量输入控制器中，完成应变信号的采集。
[0005]然而上智康复训练系统中的信号采集是在机械臂运行过程中采集的，当机械臂加速运动或者减速运动的时候，应变传感器采集到的力已经是叠加了运动影响的力，如果所采集到的力不准确，将会导致输出控制关节电机的控制量会有相应的偏差，导致上肢康复训练系统的控制准确性降低。
技术实现思路
[0006]本申请的目的在于提供一种上肢智能康复训练系统信号采集装置，用以解决现有信号采集装置采集的应力信号不准而导致上智康复训练系统控制准确性低的问题。
[0007]为实现上述目的，本申请提出了一种上肢智能康复训练系统信号采集装置的技术方案，包括应变传感器和模/数转换电路，还包括加速度传感器和减法运算电路，加速度传感器用于采集机械臂运动过程中产生的加速度信号的模拟量，应变传感器连接减法运算电路的同相输入端，加速度传感器连接减法运算电路的反相输入端，减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端，模/数转换电路的输出端用于连接控制器的输入端；所述减法运算电路用于将应力信号中的基于加速度信号产生的干扰力进行消除，模/数转换电路用于将消除干扰力的应力信号进行模/数转换，并将转换后的数字量输入控制器中。
[0008]本技术的上肢智能康复训练系统信号采集装置的技术方案的有益效果是：本
技术通过加速度传感器采集机械臂运动过程中产生的加速度，并且通过减法运算电路将应力信号中的加速度信号产生的干扰力进行消除，提高了应力信号采集的准确性，进而产生更加准确的关节电机的控制力，提高了上肢康复训练系统控制的准确性。
[0009]进一步地，为了提高信号处理的准确性，还包括差分放大电路，差分放大电路的输入端连接应变传感器的输出端，差分放大电路的输出端连接减法运算电路的的同相输入端，差分放大电路用于接收应变传感器输出的应力信号的模拟量，将应力信号的模拟量进行放大处理。
[0010]进一步地，为了保证信号放大的可靠性，所述差分放大电路包括芯片INA128U，芯片INA128U的输入端连接应变传感器，芯片INA128U的输出端连接减法运算电路的同相输入端。
[0011]进一步地，为了减小应力信号中的干扰信号，芯片INA128U的负输入端设置有滤波电路，滤波电路包括并联的电阻和电容。
[0012]进一步地，为了提高信号采集的准确性，所述应变传感器为三维应变传感器，用于采集X轴、Y轴、Z轴的应力信号，所述加速度传感器为三维加速度传感器，用于采集X轴、Y轴、Z轴的加速度信号；差分放大电路包括第一差分放大电路、第二差分放大电路和第三差分放大电路；减法运算电路包括第一减法运算电路、第二减法运算电路和第三减法运算电路；第一差分放大电路的输入端连接应变传感器的X轴信号输出端，第一差分放大电路的输出端连接第一减法运算电路的同相输入端，第一减法运算电路的反相输入端连接三维加速度传感器的X轴信号输出端，第一减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端；第二差分放大电路的输入端连接应变传感器的Y轴信号输出端，第二差分放大电路的输出端连接第二减法运算电路的同相输入端，第二减法运算电路的反相输入端连接三维加速度传感器的Y轴信号输出端，第二减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端；第三差分放大电路的输入端连接应变传感器的Z轴信号输出端，第三差分放大电路的输出端连接第三减法运算电路的同相输入端，第三减法运算电路的反相输入端连接三维加速度传感器的Z轴信号输出端，第三减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端。
[0013]进一步地，为了提高加速度采集的准确性，三维加速度传感器包括芯片MMA7260。
[0014]进一步地，为了便于加速度传感器的安装，加速度传感器设置在机械臂的手部机构上。
[0015]进一步地，为了提高减法运算的准确性，所述减法运算电路包括芯片INA128U，芯片INA128U的反相输入端和输出端之间设置有反馈电阻，并且芯片INA128U的反相输入端与加速度传感器之间设置有第一电阻，反馈电阻的阻值与第一电阻的阻值的阻值比等于机械臂的质量。
[0016]进一步地，还包括隔离电路，隔离电路的输入端连接减法运算电路的输出端，隔离电路的输出端连接模/数转换电路的输入端，隔离电路用于对减法运算电路输出的信号进行防干扰处理。
[0017]进一步地，所述隔离电路包括芯片ISO124P。
附图说明
[0018]图1是本技术上肢智能康复训练系统信号采集装置的结构框图；
[0019]图2是本技术三维加速度传感器的电路原理图；
[0020]图3是本技术差分放大电路的电路原理图；
[0021]图4是本技术减法运算电路的电路原理图；
[0022]图5是本技术隔离电路的电路原理图。
具体实施方式
[0023]上肢智能康复训练系统信号采集装置实施例：
[0024]上肢智能康复训练系统信号采集装置如图1所示，包括三维应变传感器、三维加速度传感器、第一差分放大电路、第二差分放大电路、第三差分放大电路、第一减法运算电路、第二减法运算电路、第三减法运算电路、第一隔离电路、第二隔离电路、第三隔离电路和A/D转换电路(即模/数转换电路)。
[0025]上述各电路的连接关系为：
[0026]第一差分放大电路的输入端连接应变传感器的X轴信号输出端，第一差分放大电路的输出端连接第一减法运算电路的同相输入端，第一减法运算电路的反相输入端连接三维加速度传感器的X轴信号输出端，第一减法运算电路的输出端连接第一隔离电路的输入端，第一隔离电路的输出端连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种上肢智能康复训练系统信号采集装置，包括应变传感器和模/数转换电路，其特征在于，还包括加速度传感器和减法运算电路，加速度传感器用于采集机械臂运动过程中产生的加速度信号的模拟量，应变传感器连接减法运算电路的同相输入端，加速度传感器连接减法运算电路的反相输入端，减法运算电路的输出端连接模/数转换电路的输入端，模/数转换电路的输出端用于连接控制器的输入端；所述减法运算电路用于将应力信号中的基于加速度信号产生的干扰力进行消除，模/数转换电路用于将消除干扰力的应力信号进行模/数转换，并将转换后的数字量输入控制器中。2.根据权利要求1所述的上肢智能康复训练系统信号采集装置，其特征在于，还包括差分放大电路，差分放大电路的输入端连接应变传感器的输出端，差分放大电路的输出端连接减法运算电路的同相输入端，差分放大电路用于接收应变传感器输出的应力信号的模拟量，将应力信号的模拟量进行放大处理。3.根据权利要求2所述的上肢智能康复训练系统信号采集装置，其特征在于，所述差分放大电路包括芯片INA128U，芯片INA128U的输入端连接应变传感器，芯片INA128U的输出端连接减法运算电路的同相输入端。4.根据权利要求3所述的上肢智能康复训练系统信号采集装置，其特征在于，芯片INA128U的负输入端设置有滤波电路，滤波电路包括并联的电阻和电容。5.根据权利要求2所述的上肢智能康复训练系统信号采集装置，其特征在于，所述应变传感器为三维应变传感器，用于采集X轴、Y轴、Z轴的应力信号，所述加速度传感器为三维加速度传感器，用于采集X轴、Y轴、Z轴的加速度信号；差分放大电路包括第一差分放大电路、第二差分放大电路和第三差分放大电路；减法运算电路包括第一减法运算电路、第二减法运算电路和第三减法运算电路；第一差分放大电路的输入端连接应变传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：高聪颖，高飞，李娟，刘璇，唐晓路，徐欢欢，崔璇，
申请(专利权)人：洛阳轴承研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：
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