[发明专利]一种欠驱动上肢康复机器人控制系统

摘要

本发明属于医疗康复设备领域，并公开了一种欠驱动上肢康复机器人控制系统，包括微型计算机和分别与所述微型计算机连接的电源分配模块、数据采集模块和运动控制模块，所述数据采集模块包括眼动仪、图像采集卡、关节力矩传感器、六维力传感器、握力传感器、位移传感器、肌电电极、拉力传感器与数据采集卡，所述运动控制模块包括运动控制卡、限位开关、急停开关、伺服电机、电磁离合器和关节编码器。本发明采用欠驱动结构，减少了驱动器数量，并将驱动器后置，使整个康复机器人的执行机构轻便灵活，能完成复杂的动作。

主权项

1.一种欠驱动上肢康复机器人控制系统，其包括微型计算机和分别与所述微型计算机连接的电源分配模块、数据采集模块和运动控制模块，其中，所述电源分配模块用于将市电转化成所述数据采集模块、运动控制模块与微型计算机所需的电压；所述数据采集模块用于采集体现人体运动意图的相关数据传递给所述微型计算机，该微型计算机处理所述相关数据并识别人的运动意图，再将运动意图输出为运动数据传递给所述运动控制模块；所述运动控制模块的动力输出至康复机器人，该康复机器人通过绑带与患者固定，按规划的轨迹或跟随人的运动意图运动，从而实现康复运动；其特征在于，所述数据采集模块包括眼动仪、图像采集卡、关节力矩传感器、六维力传感器、握力传感器、位移传感器、肌电电极、拉力传感器与数据采集卡，其中，所述眼动仪由患者佩戴于头部，实时监测患者瞳孔位置，并将图像数据通过所述图像采集卡经USB传输至所述微型计算机；所述关节力矩传感器安装于所述康复机器人的机体肘关节与肩关节处，经所述数据采集卡将关节力矩数据传输至所述微型计算机；所述六维力传感器安装于所述康复机器人的机体手柄根部，经所述数据采集卡将手柄处六维力/力矩数据传输至所述微型计算机；所述握力传感器安装于所述康复机器人的机体的手柄内，经所述数据采集卡将患者握力数据传输至所述微型计算机；所述位移传感器安装与所述康复机器人的前臂与手腕之间，经所述数据采集卡将前臂与手腕间自由伸缩的距离数据传输至所述微型计算机；所述肌电电极贴附在患者指定肌肉皮肤表面，经所述数据采集卡将患者指定肌肉的表面肌电信号数据传输至所述微型计算机；所述拉力传感器安装于所述康复机器人的机体钢丝绳动力输出处，经所述数据采集卡将钢丝绳拉力数据传输至所述微型计算机；所述运动控制模块包括运动控制卡、限位开关、急停开关、伺服电机、电磁离合器和关节编码器，其中，所述运动控制卡安装于所述微型计算机内，以PCI总线与该微型计算机通信，此运动控制卡将电机控制信号发送给所述伺服电机，该伺服电机安装于所述康复机器人的机箱内；所述电磁离合器与所述伺服电机相连，用以控制动力输出；所述限位开关安装于所述康复机器人的机体的运动极限位置；继电器分别与所述伺服电机和所述电磁离合器相连，在紧急情况下接受所述运动控制卡紧急停止命令或者安装于所述康复机器人的外壳上的急停开关信号，用于切断所述伺服电机与所述电磁离合器的电源；此外，所述关节编码器安装于所述康复机器人的机体的肩肘关节处。