[发明专利]一种通过通讯实现减重车与下肢机器人协同运动的装置及方法

说明书

本发明涉及一种通过通讯实现减重车与下肢机器人协同运动的装置及方法，包括用于实现下肢机器人与减重车协同运动控制的控制器；所述的控制器包括步态信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；所述的步态信息采集模块，用于实时接收下肢机器人发送的步态信息；所述的速度控制模块，在下肢机器人起步时根据下肢机器人的步态信息计算出减重车的速度并将速度信息发送至电机驱动模块；电机驱动模块接收速度控制模块发送的减重车速度信息并驱动减重车直线跟随下肢机器人。本发明利用下肢机器人和减重车整体系统运动停止时产生的惯性位移用以克服开环控制产生的系统误差，最终实现减重车与下肢机器人的协同运动。

技术领域

本发明涉及一种通过通讯实现减重车与下肢机器人协同运动的装置及方法。

背景技术

在临床上的各种患者(如脑卒中、脊髓损伤、骨折术后等引起的下肢运动功能障碍的恢复期患者)的下肢康复期，需要辅助设备进行减重支撑的辅助设备。目前在临床上没有太多的训练设备，而且康复需求不断扩大，然而专业康复人员缺乏；一对一模式人力成本高且耗时费力。为解决这些康复训练过程中出现的问题，急需安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术。

鉴于现有市场上多数采用单一的下肢恢复机器人进行恢复治疗，可适用的病患病程具有相当大的局限性。对于基本无自理能力的病患来说，单独的恢复机器人不能满足恢复训练的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种通过通讯实现减重车与下肢机器人协同运动的装置及方法，将减重车和下肢康复机器人结合使两者同步运动、保证安全，使之能适用于更多病程的病患，减少专业康复人员的使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种通过通讯实现减重车与下肢机器人协同运动的装置，其特征在于，包括用于实现下肢机器人与减重车协同运动控制的控制器；所述的控制器包括步态信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

所述的步态信息采集模块，用于实时接收下肢机器人发送的步态信息，得出当前下肢机器人是否起步、步长以及步态周期；

所述的速度控制模块，在下肢机器人起步时根据下肢机器人的步态信息计算出减重车的速度并将速度信息发送至电机驱动模块；

电机驱动模块接收速度控制模块发送的减重车速度信息并驱动减重车直线跟随下肢机器人。

所述的下肢机器人具有髋关节屈伸自由度和膝关节屈伸自由度，其为现有技术。

优选的，速度控制模块根据下肢机器人的步长L、步态周期T计算出减重车的速度S＝L/T，使电机驱动模块驱动减重车以S的速度行驶；

在下肢机器人和减重车停止移动(即控制器接收到下肢机器人发送的收步信息，控制器驱动减重车停车)时，下肢机器人和减重车产生惯性位移。

优选的，所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得步态信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作。在跟随模式中，减重车始终跟随下肢机器人，即下肢机器人不动，减重车也不动；当下肢机器人开始行走，则减重车从停车状态变成以S的速度行驶。

所述的减重车包括急停开关；所述的控制器还包括急停模块，急停模块接收急停开关的急停信息并使得步态信息采集模块、速度控制模块停止工作，并通过电机驱动模块、电机使减重车制动停车；电机驱动模块用于控制电机。即，当急停开关被拍下，急停模块检测到急停动作触发，发送指令给电机执行制动，电机立刻停机。

优选的，控制器采用CAN总线、MODBUS、TCP/IP或EtherCAT通讯的方式接收下肢机器人步态信息，控制器每隔5-15ms接收一次实时步态信息。采用不同的通讯方式均可获得相似的通讯效果，如MODBUS，TCP/IP，EtherCAT等工业通讯协议。