抑制手部震颤的助餐机器人及抑震控制方法。目前还没有一种专门为震颤患者用餐时手部震颤的助餐机器人。本发明专利技术组成包括：机座（1），控制系统（2）安装在机座上，控制系统与操作臂A（28）通过肩关节（5）与操作臂B（29）连接，肩关节与安装有编码器A（3）的伺服电机A（4）连接，操作臂B通过肘关节（8）与操作臂C（30）连接，操作臂C与安装有编码器B（6）的伺服电机B（7）连接，操作臂C通过仰俯关节（10）与操作臂D（31）连接，操作臂D与回转关节（11）连接，回转关节上安装有勺子（12），勺子的勺把上安装有三维力传感器（13），三维力传感器通过RS485通信接口与控制系统连接。本发明专利技术用于抑制震颤患者用餐时手部的震颤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
通常人体的某部位发生非意愿颤动的现象，医学上称之为“震颤”。震颤是一种不自主 的、有规律性的、近似正弦往复摆动的肢体运动，常见于人的四肢和头部，是最常见的神经 科疾病症状之一，如原发性震颤(ET)、帕金森病(PD)等。原发性震颤(essential tremor, ET)是一种常见的运动障碍，常有家族聚集现象，任何年龄均可发病，平均起病年龄45岁左 右。近年来发病率呈上升趋势的帕金森病，除了肢体震颤外，还伴有肌僵直和运动减退等症 状。肢体震颤按病因分为生理性震颤和病理性震颤两类。生理性震颤是人体的一种固有震 颤，所有人的肢体都具有这种现象，只是强弱不同而已；病理性震颤是由于人体的病变而带 来的一种震颤，如帕金森综合症和小脑病变等，给众多患者的日常生活带来了极大不便，甚 至使患者的生活不能自理。医学界对震颤发生机理及其药物治疗已开展了几十年的研究，至今还没有治疗震 颤非常有效的方法。肢体震颤特别是手臂，影响精细动作、日常饮食和书写，严重时给患者 的日常生活带来诸多不便。近几年国内外科研人员尝试通过“非药物”途径，综合利用机器 人技术研制和开发震颤抑制康复装置，帮助肢体震颤患者克服运动障碍，恢复生活自理能 力，已初步得到了医学界和肢体震颤患者的认可。利用机器人技术的抑震康复装置采用两种抑震方法一种是“被动”震颤抑制控制 方法，主要是通过连续调节机器人系统的关节阻尼和惯量系数，进而改变整个人机系统的 生物力学特性，达到减弱肢体震颤运动的目的；另一种是“主动”震颤抑制控制方法，主要是 通过实时预估肢体震颤运动信号，控制抑震装置产生与震颤运动方向相反的运动，达到抵 消肢体震颤运动的目的。目前应用较广的助餐机器人是英国的Handyl,日本Secom公司的“My spoon”等。 Handyl是目前世界上最成功的一种助餐机器人，它具有5个自由度和带有手爪的机器手 臂，手臂可灵活地从进餐托盘的7个格子中取餐。“My Spoon”仅需少量操纵杆操作和按钮操 作便可将食物送至嘴边，然后按照用餐者的进食快慢来辅助就餐。美国专利《SELF-FEEDING APPLIANCE》(US4398857)公开了一种自主助餐器具，使用对象为双臂残疾人。以上这几种 助餐机器人均是为先天性身体残疾、脊髓损伤、肌肉萎缩症疾病的患者研制和使用的。目前 还没有一种专门为抑制原发性震颤、帕金森氏震颤患者用餐时手部震颤的助餐机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，结构简单、操 作方便，解决了震颤患者日常饮食上的不便，提高了患者的日常生活质量。上述的目的通过以下的技术方案实现一种抑制手部震颤的助餐机器人，其组成包括机座，控制系统安装在所述的机座上， 所述的控制系统与操作臂A通过肩关节与操作臂B连接，所述的肩关节与安装有编码器A 的伺服电机A连接，所述的操作臂B通过肘关节与操作臂C连接，所述的操作臂C与安装有编码器B的伺服电机B连接，所述的操作臂C通过仰俯关节与操作臂D连接，所述的操作臂 D与回转关节连接，所述的回转关节上安装有勺子，所述的勺子的勺把上安装有三维力传感器，所述的三维力传感器通过RS485通信接口与所述的控制系统连接。所述的抑制手部震颤的助餐机器人，所述的俯仰关节、所述的回转关节均安装回转限位挡块，限定所述的勺子的俯仰角度93为-45° ^45°，限定所述的勺子的回转角度 04为_ 30° 30°，在所述的俯仰关节上安装有双向旋转阻尼器。所述的抑制手部震颤的助餐机器人，所述的控制系统包括上位机，所述的上位机与单片机连接，所述的单片机与肩关节驱动回路、肘关节驱动回路连接，所述的肩关节驱动回路与所述的肩关节连接，所述的肘关节驱动回路与所述的肘关节连接。所述的抑制手部震颤的助餐机器人，所述的单片机与所述的肩关节驱动回路的伺服驱动器A、所述的肘关节驱动回路的伺服驱动器B连接，所述的伺服驱动器A通过位置控制器A、速度控制器A控制所述的伺服电机A运动，所述的伺服电机A与所述的编码器A连接，所述的编码器A与所述的单片机连接；所述的伺服驱动器B通过位置控制器B、速度控制器B控制伺服电机B运动，所述的伺服电机B与所述的编码器B连接，所述的编码器B与所述的单片机连接。一种抑制手部震颤的助餐机器人的抑震控制方法，三维力传感器检测到用餐者的手部运动，控制系统的上位机采集所述的三维力传感器的测量信号，经过实时滤波后，得到所述的进餐者的意向运动信号；根据该意向运动信号，所述的上位机经过计算将速度指令信号、位置指令信号传递给单片机；所述的单片机向伺服驱动器A、伺服驱动器B发送指令信号，分别控制肩关节驱动回路、肘关节驱动回路，使得肩关节、肘关节运动；在运动过程中，由所述的进餐者控制俯仰关节、回转关节的运动。 所述的抑制手部震颤的助餐机器人的抑震控制方法，所述的单片机向所述的伺服驱动器A、所述的伺服驱动器B发指令信号，所述的伺服驱动器A将位置指令传递给位置控制器A、所述的位置控制器A将速度指令传递给速度控制器A，所述的速度控制器A将信号传递给伺服电机A，所述的伺服电机A控制所述的肩关节运动，此时，与所述的伺服电机连接的编码器A对转速信号、转角信号进行检测，然后分别传递给所述的速度控制器A、所述的单片机。所述的抑制手部震颤的助餐机器人的抑震控制方法，所述的伺服驱动器B将位置指令传递给位置控制器B、所述的位置控制器B将速度指令传递给速度控制器B，所述的速度控制器B将信号传递给伺服电机B，所述的伺服电机B控制所述的肘关节运动，此时，与所述的伺服电机连接的编码器B对转速信号、转角信号进行检测，然后分别传递给所述的速度控制器B、所述的单片机。所述的抑制手部震颤的助餐机器人的抑震控制方法，所述的俯仰关节、所述的回转关节均安装回转限位挡块，限定所述的勺子的俯仰角度03为-45° ^45°，限定所述的勺子的回转角度94为-30° ^30°，在所述的俯仰关节上安装有双向旋转阻尼器。有益效果1.本专利技术在助餐机器人的末端勺柄上安装有三维力传感器，通过该力传感器感知进餐者的手部意向运动，控制系统根据提取的意向力信号，来控制助餐机器人的肩、肘关节运动，从而约束该机器人末端勺子的运动速度和运动轨迹，达到抑制患者进餐时手部震颤的目的。2.本专利技术基于人机合作机器人的思想，借助计算机控制，由助餐机器人对用餐时的手部轨迹进行约束控制，来抑制震颤患者的手部震颤。机器人末端勺柄上安装有三维力传感器，用来检测进餐者的手部运动，控制系统根据提取的手部意向信号的大小，控制助餐机器人的肩、肘关节以快、中、慢三种不同的关节转速，实现助餐机器人的速度约束控制和轨迹约束控制。这样既抑制了震颤患者用餐时手部的震颤运动，又尽可能地减小抑震对人体意向运动的影响。3.本专利技术的勺子的俯仰关节、回转关节由进餐者控制，人与机器人合作共同完成了进餐过程。在俯仰关节处安装有双向旋转阻尼器，目的是抑制手臂震颤可能对勺子俯仰运动的影响，使勺子的俯仰缓速柔和；在勺子的俯仰关节和回转关节处均安装回转限位挡 ±夹，限定勺子的俯仰角度和回转角度，以满足进餐的需要。4.本专利技术在震颤患者用餐时，助餐机器人安放在餐桌上进餐者的对面，其末端勺子放在餐盘的正上方，餐盘放在进餐者的正前方。根据正常人进餐的快慢不同，控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抑制手部震颤的助餐机器人，其组成包括：机座，其特征是：控制系统安装在所述的机座上，所述的控制系统与操作臂A通过肩关节与操作臂B连接，所述的肩关节与安装有编码器A的伺服电机A连接，所述的操作臂B通过肘关节与操作臂C连接，所述的操作臂C与安装有编码器B的伺服电机B连接，所述的操作臂C通过仰俯关节与操作臂D连接，所述的操作臂D与回转关节连接，所述的回转关节上安装有勺子，所述的勺子的勺把上安装有三维力传感器，所述的三维力传感器通过RS485通信接口与所述的控制系统连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董玉红，赵广志，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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