[发明专利]一种三轴测力机构、上肢康复机器人系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种三轴测力机构、上肢康复机器人系统及控制方法，包括设置于所述上肢康复机器人的底板上的Z轴测力机构，所述Z轴测力机构的上端设置X‑Y复合测力机构，其中，所述传力杆位于所述底板的中心的正上方，所述Z轴测力杆至少部分露出所述传力平台，所述Z轴测力杆长10～20cm，所述Z轴支撑架与所述底板的中心位置处的间距为15～25cm。通过将微小的力变化由长力臂放大后测试力矩，再转化为力数据，提高了测试的精准性，同时也使得内部的结构更为紧凑。

技术领域

本发明涉及上肢康复机器人技术领域，尤其涉及一种三轴测力机构、上肢康复机器人系统及控制方法。

背景技术

康复训练是康复医学的一个重要手段，主要是借助器械，采用适量的、定向或者有针对性的机体运动来帮助身体恢复到正常状态，使病人患肢恢复正常的自理功能，达到治疗效果。康复训练对于脑血栓术后用户、长期卧床用户、上下肢受伤手术后用户、偏瘫后遗症用户而言，可以最大程度帮助用户增强肌肉力量和灵活性，促进肢体血液循环，恢复上下肢的功能。

目前市面上的上肢康复机器人具有以下缺陷：

1.传统的用于恢复手肘或手臂的上肢康复机器人，大部分不具有竖直方向的测力能力，因此一般只能让用户在承载架上于水平面内进行摆臂运动，无法满足用户抬臂活动的测试。

2.设置有竖直方向测力传感器的上肢康复机器人，其竖直方向测力传感器一般设置于承载机构内部，直接承压状态下，此类力传感器难以测出细微的力变化，将导致最终测试结果不准，影响用户的康复等级判断。

3.传统的上肢康复机器人的康复疗程极为枯燥，容易使用户感到烦躁，并放弃恢复疗程。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种三轴测力机构、上肢康复机器人及控制方法，本发明是这样实现的：

一种三轴测力机构，设置于上肢康复机器人的壳体的内部，与承载康复机构的传力杆相连，包括：

设置于所述上肢康复机器人的底板上的Z轴测力机构，所述Z轴测力机构的上端设置X-Y复合测力机构；

所述Z轴测力机构包括固接于所述底板边缘处的Z轴支撑架，所述Z轴支撑架的上端表面设置Z轴测力杆，所述Z轴测力杆朝向远离所述Z轴支撑架的方向水平延伸，所述Z轴测力杆内设置Z轴力传感器；

所述X-Y复合测力机构包括固设于所述Z轴测力杆远离所述Z轴支撑架的一端的上方的传力平台，所述传力平台的左侧或右侧固设X轴测力杆，所述X轴测力杆内设置X轴力传感器，所述传力平台的前侧或后侧固接Y轴测力杆，所述Y轴测力杆内设置Y轴力传感器，所述传力平台的上端表面沿左右方向设置一对X轴导向轨，所述X轴导向轨上活动设置有X轴传力板，所述X轴传力板靠近所述X轴测力杆的一侧设置有X轴传力部，所述X轴传力部包覆于所述X轴测力杆的外部，所述X轴传力板的上表面沿前后方向设置Y轴导向轨，所述Y轴导向轨上活动设置有Y轴传力板，所述Y轴传力板靠近所述Y轴测力杆一侧设置Y轴传力部，所述Y轴传力部包覆于所述Y轴测力杆的外部，所述传力杆可拆卸插接于所述Y轴传力板的上端表面；

其中，所述传力杆位于所述底板的中心的正上方，所述Z轴测力杆至少部分露出所述传力平台，所述Z轴测力杆长10～20cm，所述Z轴支撑架与所述底板的中心位置处的间距为15～25cm。

作为进一步改进的，还包括限位筒，所述限位筒贯穿所述X轴传力板以及所述Y轴传力板并固接于所述传力平台的上端表面，所述传力杆套设于所述限位限位筒内，且所述传力杆的上端伸出所述限位筒并承载所述康复机构；

所述限位筒具体包括设置于所述康复机构下方的圆柱状的筒部，所述筒部的下端设置十字部，所述十字部的四个内角处向下延伸形成四个支脚部，所述支脚部的下端固接于所述传力平台的上表面上；