[实用新型]一种桌面式上肢康复机器人定位装置

说明书

本实用新型一种桌面式上肢康复机器人定位装置，涉及康复机器人控制领域。它包括桌面和任意位置的桌面式上肢康复机器人，装置设置第一位置传感器(1)、第二位置传感器(2)、第三位置传感器(3)、第四位置传感器(4)，下位机控制系统(5)，全向轮及驱动系统(6)，上位机控制系统(7)，蓝牙系统(8)及电源，各部分以电路信号方式连接。与现有的定位装置相比，本实用新型能够避免由于轮子打滑和机械误差导致的定位误差，大大提高机器人运动过程中的定位精度，成本更低，环境适用性更强。

技术领域

本实用新型涉及康复机器人控制领域，具体指一种桌面式上肢康复机器人定位装置。

背景技术

2012年，中科院研制一种桌面式上肢康复机器人Reha-Maus，能够实现位置和触觉控制。在Linux系统中的Scilab/SciCos里建立了控制算法编程和测试的软件平台，位置传感器使用了日本任天堂的 Wii Remote游戏手柄控制器，该传感器悬挂于运动平台的上方，使用不方便且受限制，数据传输存在延迟。数据和控制通过电缆传输到电脑，集成化程度低，线路太多。

专利CN106598288A介绍了一种激光笔鼠标定位系统及方法，其原理是当按下激光笔鼠标上的左键或右键时，通过摄像头获取投影图像进行定位，并识别激光光斑在投影图像上的相对位置，来获得操作系统中鼠标光标的坐标，从而实现激光笔鼠标远程控制的操作。这种方法定位不够精确，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服上述现有康复机器人定位精度低的缺陷，提出一种桌面式上肢康复机器人定位装置，用超声波测距传感器和光电鼠标传感器对桌面式上肢康复机器人进行融合定位。将桌面式上肢康复机器人正放到周围有表面平坦光滑围栏的桌面上，光电鼠标传感器在上电情况下以上肢康复机器人主体为坐标原点，只有当康复机器人运动时才能获取其位移变化，从而实现对上肢康复机器人的定位。而超声波测距传感器在上肢康复机器人上电以后，就能够实时的检测上肢康复机器人到桌面左方和前方围栏的距离，分别得到x值和y值，从而得到相对桌面左上角的坐标。利用这种桌面式上肢康复机器人定位装置，不仅可以在上肢康复机器人上电时校正上肢康复机器人的初始位置，还能利用超声波测距传感器和光电鼠标传感器融合定位的技术，大大提高上肢康复机器人运动过程中的定位精度，环境适用性更强。

本实用新型一种桌面式上肢康复机器人定位装置，包括桌面和任意位置的桌面式上肢康复机器人。

它设置有第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器、第四位置传感器，下位机控制系统，全向轮及驱动系统，上位机控制系统，蓝牙系统及电源，各部分均以电路信号的方式进行连接。

其中，第一位置传感器和第二位置传感器是两个高精度的超声波测距传感器，分别安装在上肢康复机器人的正左方和正前方，与下位机控制系统连接，用于采集上肢康复机机器人与左边和前边围栏间的距离，即x、y坐标；

第三位置传感器、第四位置传感器是两个光电鼠标传感器，对称安装在上肢康复机器人底盘上，用于采集上肢康复机器人相对于桌面位移的x、y坐标。

由于超声波测距原理是发射器向某一方向发出超声波，碰到障碍物后返回，接收器收到反射波后完成计时，因此所述的桌面前部及左右各有高度为15厘米至40厘米的围栏，且围栏及桌面均要求表面平坦光滑。另外，由于光电鼠标传感器对光照比较敏感，在有光的情况下对测距效果影响很大，因此还要求桌面不能反光。

所述的下位机控制系统中的MCU为STM32F103ZET6芯片。

所述的全向轮及驱动系统由三个驱动器和三个互成120°夹角的电机组成，当驱动系统接收到下位机控制系统指令时，立即响应并执行相应的电机驱动命令。

所述的蓝牙系统是一组蓝牙模块，用于实现上位机控制系统和下位机控制系统的数据通信。