[发明专利]上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，上述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将注视位置发送至机械臂控制器；机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂运动；机械臂控制器用于基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，以带动待训练手臂产生与注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。本发明增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置。

背景技术

目前，康复机器人已经广泛应用于对肢体功能障碍患者的康复训练中。以上肢康复机器人为例，现有的上肢康复机器人通常是基于体感传感器读取用户及机器人的动作信息，并作为体感信号传入虚拟现实场景中，从而实现虚拟现实场景与机器人、患者之间的交互，由于体感传感器只能在用户产生实际动作后才能感知到用户的用途，具有一定的滞后性，并且对于细微动作识别准确性较低。因此，现有的康复机器人还存在无法准确感知用户运动意图导致用户主动参与感不强问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，能够提升感知用户运动意图的准确性，增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种上肢康复机器人系统，包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将所述注视位置发送至所述机械臂控制器；所述机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂运动；所述机械臂控制器用于基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实控制器；所述虚拟现实控制器用于建立所述虚拟现实场景，并将所述虚拟现实场景发送至所述虚拟现实眼动分析装置；其中，所述虚拟现实场景中包括训练提示。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述虚拟现实场景中还包括虚拟手臂；所述虚拟现实控制器还用于获取所述机械臂的当前位置，并根据所述机械臂的当前位置更新所述虚拟现实场景中所述虚拟手臂的位置。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实场景显示装置；所述虚拟现实场景显示装置用于显示用户注视位置处对应的虚拟现实场景及所述虚拟手臂。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述机械臂控制器还用于对所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到所述机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及所述机械臂各关节的目标角度，确定所述机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将所述电流信号发送至所述机械臂，以控制所述机械臂的各关节角度。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述虚拟现实眼动分析装置包括虚拟现实眼动仪。

第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人控制方法，应用于第一方面任一项所述的上肢康复机器人系统，所述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述机器人控制方法包括：基于所述虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟现实场景，并监测用户的注视位置；基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，基于所述机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置的变化量相对应的运动轨迹。