上肢康复机器人及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种上肢康复机器人及其控制方法，涉及康复机器人技术领域，该上肢康复机器人包括：虚拟现实显示模块、第一侧机械臂、第二侧机械臂，传感器及机械臂控制器；虚拟现实显示模块用于显示当前子任务的目标运动轨迹；传感器用于检测第一侧机械臂的实际运动轨迹，并将实际运动轨迹发送至机械臂控制器；机械臂控制器用于获取当前用户对应的难度系数，根据难度系数判断实际运动轨迹与第一目标运动轨迹的轨迹误差是否处于预设误差范围内，当轨迹误差处于预设误差范围内时，控制第二侧机械臂按照预设第二目标运动轨迹运行。本发明专利技术能够使用户能够实现主动训练，增强了用户的主动参与感，提升了用户体验。提升了用户体验。提升了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
上肢康复机器人及其控制方法


[0001]本专利技术涉及康复机器人
，尤其是涉及一种上肢康复机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]太极是一种适合上肢康复的运动，目前一些上肢康复设备能够提供太极康复训练，但是，现有的太极上肢康复机器人通常是直接根据训练任务控制机械臂输出辅助力运行，用户只能在机械臂的带动下实现被动训练，即训练过程中完全由康复设备带动，缺少用户的主动参与，降低了用户体验。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种上肢康复机器人及其控制方法，能够实现在第一侧机械臂主动执行任务时触发第二侧机械臂动作，使用户能够实现主动训练，增强了用户的主动参与感，提升了用户体验。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种上肢康复机器人，包括：虚拟现实显示模块、第一侧机械臂、第二侧机械臂，传感器及机械臂控制器；所述虚拟现实显示模块用于显示当前子任务的目标运动轨迹；其中，所述目标运动轨迹包括所述第一侧机械臂的第一目标运动轨迹和所述第二侧机械臂的第二目标运动轨迹；所述传感器用于检测所述第一侧机械臂的实际运动轨迹，并将所述实际运动轨迹发送至所述机械臂控制器；所述机械臂控制器用于获取当前用户对应的难度系数，根据所述难度系数判断所述实际运动轨迹与所述第一目标运动轨迹的轨迹误差是否处于预设误差范围内，当所述轨迹误差处于所述预设误差范围内时，控制所述第二侧机械臂按照预设所述第二目标运动轨迹运行；其中，所述预设误差范围与所述难度系数相关。
[0006]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述轨迹误差的计算算式为：
[0007][0008]其中，e(t＝kT)为第k个控制周期的轨迹误差，T为控制周期时长，q
u,i
(t＝kT)为所述第一侧手臂的第i个关节在第k个控制周期的标准运动角度，q
a,i
(t＝kT)为所述第一侧手臂的第i个关节在第k个控制周期的实际运动角度。
[0009]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述预设误差范围与所述难度系数成负相关。
[0010]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述传感器为视觉传感器；所述视觉传感器用于实时采集所述第一侧机械臂的图像，基于所述第一侧机械臂图像识别所述第一侧机械臂的实际运动轨迹，或者，实时检测所述第一侧机械臂的各关节实际角度，根据预设时间内检测到的所述各关节实际角度得到所述第一侧机械臂
的实际运动轨迹。
[0011]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人还包括：建档模块，用于为各用户分别建立用户档案；其中，所述用户档案包括用户信息、训练任务及更新后的难度系数，新用户的难度系数为最小难度系数值。
[0012]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人为太极康复机器人，所述训练任务包括太极动作，所述上肢康复机器人还包括：虚拟现实控制模块，用于从当前用户的用户档案中获取训练任务，将所述训练任务的太极动作分解为多个子任务，当用户完成所述当前子任务时，生成下一个子任务的虚拟现实场景发送至所述虚拟现实显示模块，直至全部子任务完成或到达训练时间。
[0013]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述传感器还用于检测所述第二侧机械臂的实际运动轨迹；所述上肢康复机器人还包括评分模块；所述评分模块，用于在训练完成后，根据所述第一侧机械臂的实际运动轨迹及所述第二侧机械臂的实际运动轨迹与训练任务标准动作的近似程度确定评分结果，根据所述评分结果更新当前用户的难度系数；其中，所述难度系数与所述评分结果成正相关。
[0014]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述机械臂控制器用于在所述轨迹误差未处于所述预设误差范围内时，继续显示所述当前子任务，并提示用户重新带动所述第一侧机械臂执行所述第一目标运动轨迹。
[0015]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述机械臂控制器用于根据所述第二侧机械臂的实际运动轨迹及所述第二目标运动轨迹确定各关节电机电流，并基于所述各关节电机电流控制所述第二侧机械臂，以使所述第二侧机械臂输出辅助力并按照所述第二目标运动轨迹运行。
[0016]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种上肢康复机器人控制方法，应用于第一方面任一项所述的上肢康复机器人，所述方法包括：基于显示模块显示当前子任务的目标运动轨迹；其中，所述目标运动轨迹包括第一侧机械臂的第一目标运动轨迹和第二侧机械臂的第二目标运动轨迹；基于传感器检测所述第一侧机械臂的实际运动轨迹；基于机械臂控制器获取当前用户对应的难度系数，根据所述难度系数判断所述实际运动轨迹与所述第一目标运动轨迹的轨迹误差是否处于预设误差范围内，当所述轨迹误差处于所述预设误差范围内时，控制所述第二侧机械臂按照预设所述第二目标运动轨迹运行；其中，所述预设误差范围与所述难度系数相关。
[0017]本专利技术实施例提供了一种上肢康复机器人及其控制方法，通过在检测到第一侧机械臂开始主动执行当前子任务，且第一侧机械臂的运动轨迹误差较小时，再控制第二侧机械臂按照对应的轨迹运动以便对应输出辅助力，实现了在第一侧机械臂主动执行任务时触发第二侧机械臂动作，以便输出辅助力带动训练，使用户能够实现主动训练，增强了用户的主动参与感，提升了用户体验。
[0018]本专利技术实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术实施例的上述技术即可得知。
[0019]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1示出了本专利技术实施例所提供的一种上肢康复机器人结构示意图；
[0022]图2示出了本专利技术实施例所提供的一种轨迹误差判断示意图；
[0023]图3示出了本专利技术实施例所提供的一种机械臂控制器控制原理图；
[0024]图4示出了本专利技术实施例所提供的一种上肢康复机器人控制方法流程图；
[0025]图5示出了本专利技术实施例所提供的一种太极上肢康复机器人工作流程图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上肢康复机器人，其特征在于，包括：虚拟现实显示模块、第一侧机械臂、第二侧机械臂，传感器及机械臂控制器；所述虚拟现实显示模块用于显示当前子任务的目标运动轨迹；其中，所述目标运动轨迹包括所述第一侧机械臂的第一目标运动轨迹和所述第二侧机械臂的第二目标运动轨迹；所述传感器用于检测所述第一侧机械臂的实际运动轨迹，并将所述实际运动轨迹发送至所述机械臂控制器；所述机械臂控制器用于获取当前用户对应的难度系数，根据所述难度系数判断所述实际运动轨迹与所述第一目标运动轨迹的轨迹误差是否处于预设误差范围内，当所述轨迹误差处于所述预设误差范围内时，控制所述第二侧机械臂按照预设所述第二目标运动轨迹运行；其中，所述预设误差范围与所述难度系数相关。2.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述轨迹误差的计算算式为：其中，e(t＝kT)为第k个控制周期的轨迹误差，T为控制周期时长，q
u,i
(t＝kT)为所述第一侧手臂的第i个关节在第k个控制周期的标准运动角度，q
a,i
(t＝kT)为所述第一侧手臂的第i个关节在第k个控制周期的实际运动角度。3.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述预设误差范围与所述难度系数成负相关。4.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述传感器为视觉传感器；所述视觉传感器用于实时采集所述第一侧机械臂的图像，基于所述第一侧机械臂图像识别所述第一侧机械臂的实际运动轨迹，或者，实时检测所述第一侧机械臂的各关节实际角度，根据预设时间内检测到的所述各关节实际角度得到所述第一侧机械臂的实际运动轨迹。5.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于，还包括：建档模块，用于为各用户分别建立用户档案；其中，所述用户档案包括用户信息、训练任务及更新后的难度系数，新用户的难度系数为最小难度系数值。6.根据权利要求5所述的上肢康复机器人，其特征在于，所述上肢康复机器人为太极康复机器人，所述训练任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑煌，孙维，黄冠，
申请(专利权)人：深圳华鹊景医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：