[发明专利]串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人，其特征在于，包括支架（1）、驱动控制系统（2）、大臂结构件（3）、小臂结构件（4）、柔性固定装置（5）、运动捕捉系统（6）和心率采集系统（7），所述大臂结构件（3）末端与小臂结构件（4）相铰接，所述驱动控制系统（2）安装于支架（1）上，用于驱动大臂结构件（3）与小臂结构件（4）进行转动；

所述柔性固定装置（5）分别安装于大臂结构件（3）与小臂结构件（4）上，用于手臂的固定；

所述运动捕捉系统（6），用于获取佩戴者的动作信息，并传送给外部控制系统，外部控制系统根据运动捕捉系统（6）获取的动作信息控制驱动控制系统（2）进行运转，带动上肢康复训练机器人进行运动；

所述心率采集系统（7），用于获取佩戴者的心率信息，并传送给外部控制系统；

所述驱动控制系统（2）包括第一电机（2-1）、第二电机（2-2）、第三电机（2-3）与传动机构，所述第一电机（2-1）固定安装于支架（1）上，所述第二电机（2-2）通过连接件固定安装于第一电机（2-1）的输出轴上，所述第三电机（2-3）通过连接座固定安装于第二电机（2-2）的输出轴上，所述大臂结构件（3）与第三电机（2-3）机体固定连接，所述第三电机（2-3）通过传动机构带动小臂结构件（4）绕铰接点进行转动；

所述传动机构包括主动同步带轮（2-4）、同步带（2-5）与从动同步带轮（2-6），所述主动同步带轮（2-4）安装于第三电机（2-3）的输出轴上，所述从动同步带轮（2-6）安装于大臂结构件（3）与小臂结构件（4）的铰接处，且从动同步带轮（2-6）与小臂结构件（4）固定连接，所述同步带（2-5）设置于大臂结构件（3）与小臂结构件（4）之间。

2.根据权利要求1所述的一种串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述柔性固定装置（5）由两组相铰接的伸缩件组成，两组伸缩件的铰接端位于大臂结构件（3）与小臂结构件（4）的铰接处，两组伸缩件的另一端分别铰接于大臂结构件（3）与小臂结构件（4）上。

3.根据权利要求2所述的一种串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人，其特征在于，所述伸缩件由固定件及滑动件组成，所述固定件与滑动件通过滑扣连接。

4.一种如权利要求1所述的串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人的控制方法，其特征在于，包括：

运动捕捉系统（6）采集佩戴者的动作信息，并将动作信息发送至外部控制系统进行储存；

外部控制系统根据获取的动作信息控制驱动控制系统（2）进行相应运转，上肢康复训练机器人带动佩戴者进行相应运动；

心率采集系统（7）获取佩戴者的心率信息，并将心率信息发送至外部控制系统；

外部控制系统根据获取的心率信息对机器人的训练强度进行调节。

5.根据权利要求4所述的一种串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人的控制方法，其特征在于，具体如下：

外部控制系统将获取的心率信息与预设的心率上下限阈值进行比较；

当获取的心率大于预设的心率上限阈值时，驱动控制系统（2）提供的动力增大；

当获取的心率小于预设的心率下限阈值时，驱动控制系统（2）提供的动力减小；

当获取的心率位于预设的心率上下限阈值之间时，驱动控制系统（2）提供的动力不变。

6.根据权利要求5所述的一种串并联自适应滑模变结构运动镜像式上肢康复训练机器人的控制方法，其特征在于，驱动控制系统（2）提供的动力根据心率信息进行实时调整。