[发明专利]一种人体脊柱智能康复训练设备

权利要求书

1.一种人体脊柱智能康复训练设备，其特征在于，包括3-RPR机构（1）、屈伸机构（2）和动平台（3）；其中，所述3-RPR机构（1）包括：

上支架（101）和下支架（107），二者平行间隔布置；

线性驱动器（105），三个所述线性驱动器（105）平行布置在所述上支架（101）和下支架（107）之间，且三个所述线性驱动器（105）的动作端均与所述上支架（101）相铰接，三个所述线性驱动器（105）的固定端均与所述下支架（107）相铰接；

上环带（103），通过转接板和多轴力传感器（102）与所述上支架（101）紧固连接，所述上环带（103）用于与人体胸部环抱连接，所述多轴力传感器（102）用于实时测量反馈各个方向与人体躯干的交互力；

所述屈伸机构（2）包括：

支撑组件（201），布置在所述下支架（107）的下方且为对称结构，所述支撑组件（201）的下部与所述动平台（3）紧固连接；

3-RPR机构连接件（202），两个所述3-RPR机构连接件（202）对称布置在所述下支架（107）的两侧，且两个所述3-RPR机构连接件（202）的一端均与所述下支架（107）的两端部紧固连接，两个所述3-RPR机构连接件（202）的另一端通过转轴分别与所述支撑组件（201）的两顶端相铰接；

屈伸平行双杆组件（203），两组所述屈伸平行双杆组件（203）亦对称布置在所述下支架（107）的两侧，且两组所述屈伸平行双杆组件（203）的一端分别与两个所述3-RPR机构连接件（202）的转轴紧固连接；

电机（205），所述电机（205）的输出端通过第一输出法兰（207）与其中一组所述屈伸平行双杆组件（203）的另一端传动连接；

通轴（204）和第二输出法兰（208），所述通轴（204）为中空管状结构，所述通轴（204）布置在所述电机（205）的外部，且所述通轴（204）的一端与所述第一输出法兰（207）的圆周面紧固连接，所述通轴（204）的另一端穿过所述电机（205）后与所述第二输出法兰（208）的圆周面紧固连接，所述第二输出法兰（208）与另一组所述屈伸平行双杆组件（203）的另一端传动连接；

由此，当控制某一或多个所述线性驱动器（105）伸长或者缩短时，三个所述线性驱动器（105）配合动作完成所述上环带（103）在冠状面的三个方向自由度运动：上下伸展运动、左右侧移运动以及侧倾偏转运动；

当控制所述电机（205）正转或反转时，所述屈伸平行双杆组件（203）带动所述3-RPR机构连接件（202）做旋转运动，进而带动所述3-RPR机构（1）在矢状面的前屈、后仰运动；

所述线性驱动器（105）上的位置编码器实时测量、反馈所述线性驱动器（105）长度，并依据反馈的所述线性驱动器（105）长度和3-RPR机构（1）的正运动学模型计算所述3-RPR机构（1）的末端位姿，矢状面位姿由所述屈伸机构（2）的电机编码器直接测量；同时，所述多轴力传感器（102）实时测量反馈各个方向与人体躯干的交互力，所述位置编码器和多轴力传感器（102）将测量数据实时反馈给外部控制系统；所述外部控制系统依据设定位姿，根据逆运动学模型计算出各所述线性驱动器（105）的杆长位姿量，并利用位置编码器测得的反馈量实现PID反馈控制，进而控制特定所述线性驱动器（105）伸长或者缩短，最终实现所述动平台（3）精确的位置控制和速度控制。

2.根据权利要求1所述的人体脊柱智能康复训练设备，其特征在于，三个所述线性驱动器（105）在所述上支架（101）和下支架（107）所在平面内呈三角分布。