訓(xùn)練機(jī)器人及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及訓(xùn)練裝置，特別是涉及一種訓(xùn)練機(jī)器人及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損者，由于其平衡功能障礙導(dǎo)致生活質(zhì)量下降，社會(huì)醫(yī)療成本增加，因此腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損者希望通過訓(xùn)練來恢復(fù)一定的運(yùn)動(dòng)能力及生活技能。
[0003]通常，訓(xùn)練是由人們幫助腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損者進(jìn)行輔導(dǎo)訓(xùn)練，但是這種訓(xùn)練方式需要腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損者自行到指定地點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練，并且需要提前進(jìn)行預(yù)約才可進(jìn)行訓(xùn)練，這就給被訓(xùn)者帶來極大的不方便。
[0004]近年來，訓(xùn)練機(jī)器人技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，融合了現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的訓(xùn)練機(jī)器人不僅能有效緩解訓(xùn)練人員不足的局面，解決腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損者必須到指定地點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練所導(dǎo)致的不方便問題，同時(shí)，訓(xùn)練機(jī)器人所具備的穩(wěn)定、大量重復(fù)性的功能導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)可有效提升訓(xùn)練效果；但是，訓(xùn)練機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡較為簡(jiǎn)單，這在很大程度上限制了其訓(xùn)練效果，延長(zhǎng)了訓(xùn)練時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)訓(xùn)練機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡簡(jiǎn)單，從而限制訓(xùn)練效果，延長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間的問題，提供一種訓(xùn)練機(jī)器人及控制方法。
[0006]一種訓(xùn)練機(jī)器人，包括第一連桿機(jī)構(gòu)、第二連桿機(jī)構(gòu)、基座、中央處理器和控制裝置，其中:
[0007]所述第一連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與所述第二連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，且對(duì)稱設(shè)置在所述基座兩側(cè)；
[0008]所述中央處理器分別與所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)連接，包括信號(hào)接收模塊、存儲(chǔ)模塊、調(diào)用模塊和控制模塊，其中:
[0009]所述信號(hào)接收模塊，用于接收所述控制裝置發(fā)送的命令信號(hào)；
[0010]所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0011]所述調(diào)用模塊，用于根據(jù)接收到的所述命令信號(hào)，調(diào)用所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的相應(yīng)所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0012]所述控制模塊，用于控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照所述調(diào)用模塊調(diào)用的所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡與所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡組合為太極云手。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)均包括5個(gè)驅(qū)動(dòng)組件，每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件均包括伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和編碼器；
[0015]所述5個(gè)驅(qū)動(dòng)組件依次連接，用于驅(qū)動(dòng)所述第一連桿機(jī)構(gòu)末端和所述第二連桿機(jī)構(gòu)末端到達(dá)預(yù)設(shè)空間任意位置。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制裝置為手柄、計(jì)算機(jī)或移動(dòng)終端的操作界面。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊包括第一控制單元，其中:
[0018]所述第一控制單元，用于控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)與停止和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)與停止，以及所述第一連桿機(jī)構(gòu)末端的運(yùn)動(dòng)速度和所述第二連桿機(jī)構(gòu)末端的運(yùn)動(dòng)速度。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括兩個(gè)多軸力傳感器，分別設(shè)置在所述第一連桿機(jī)構(gòu)末端和所述第二連桿機(jī)構(gòu)末端，用于檢測(cè)使用者手腕的力學(xué)特性；
[0020]所述控制裝置包括自適應(yīng)反力提示模塊，所述控制模塊包括第二控制單元，其中:
[0021]所述自適應(yīng)反力提示模塊，用于發(fā)送自適應(yīng)反力提示命令信號(hào)；
[0022]所述第二控制單元，用于根據(jù)所述自適應(yīng)反力提示命令信號(hào)，控制所述多軸力傳感器檢測(cè)所述使用者手腕的力學(xué)特性，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)的末端阻力和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的末端阻力。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制裝置還包括主動(dòng)模塊和被動(dòng)模塊，所述控制模塊還包括第三控制單元和第四控制單元，其中:
[0024]所述主動(dòng)模塊，用于發(fā)送主動(dòng)模式命令信號(hào)；
[0025]所述第三控制單元，用于當(dāng)所述使用者帶動(dòng)所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)提供恒定阻力和所述第二連桿機(jī)構(gòu)提供恒定阻力；
[0026]所述被動(dòng)模塊，用于發(fā)送被動(dòng)模式命令信號(hào)；
[0027]所述第四控制單元，用于控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡帶動(dòng)所述使用者完成所述訓(xùn)練。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述中央處理器還包括修正模塊、增強(qiáng)模塊和無線通信模塊，其中:
[0029]所述修正模塊，用于根據(jù)所述使用者肢體狀況修正所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將修正后的所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)模塊中；
[0030]所述增強(qiáng)模塊，用于存儲(chǔ)所述使用者合法身份信息，并為使用者提供所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境；
[0031]所述無線通信模塊，用于連接互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)。
[0032]相應(yīng)的，基于上述訓(xùn)練機(jī)器人工作原理，本發(fā)明還提供了一種訓(xùn)練機(jī)器人控制方法，包括如下步驟:
[0033]S100，接收控制裝置發(fā)送的命令信號(hào)；
[0034]S200，調(diào)用模塊根據(jù)所述命令信號(hào)，調(diào)用存儲(chǔ)模塊中相應(yīng)的第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0035]S300，控制模塊根據(jù)所述調(diào)用模塊調(diào)用的所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
[0036]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括如下步驟:
[0037]S300’，當(dāng)所述命令信號(hào)為自適應(yīng)反力提示命令信號(hào)時(shí)，控制多軸力傳感器檢測(cè)使用者手腕的力學(xué)特性；
[0038]S310’，根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)的末端阻力和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的末端阻力。
[0039]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括如下步驟:
[0040]S400,當(dāng)所述命令信號(hào)為主動(dòng)模式命令信號(hào)時(shí)，使用者帶動(dòng)所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)，控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)提供恒定阻力和所述第二連桿機(jī)構(gòu)提供恒定阻力；
[0041]S410，當(dāng)所述命令信號(hào)為被動(dòng)模式命令信號(hào)時(shí)，控制所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡帶動(dòng)所述使用者完成所述訓(xùn)練；
[0042]S420，當(dāng)所述使用者進(jìn)行所述訓(xùn)練時(shí)，根據(jù)所述使用者肢體狀況修正所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將修正后的所述第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)模塊中。
[0043]本發(fā)明提供的一種訓(xùn)練機(jī)器人及控制方法，其中訓(xùn)練機(jī)器人包括第一連桿機(jī)構(gòu)、第二連桿機(jī)構(gòu)、基座、中央處理器和控制裝置，通過將第一連桿機(jī)構(gòu)和第二連桿機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在基座兩側(cè)，中央處理器分別與第一連桿機(jī)構(gòu)和第二連桿機(jī)構(gòu)連接，中央處理器根據(jù)控制裝置發(fā)送的命令信號(hào)調(diào)用存儲(chǔ)模塊中相應(yīng)的適用于使用者訓(xùn)練的第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并控制第一連桿機(jī)構(gòu)和第二連桿機(jī)構(gòu)分別按照調(diào)用的相應(yīng)第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)使用者按照第一連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行訓(xùn)練，其有效解決了傳統(tǒng)的訓(xùn)練機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡簡(jiǎn)單，從而限制訓(xùn)練效果，延長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間的問題。
【附圖說明】
[0044]圖1為訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2為訓(xùn)練機(jī)器人一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3為訓(xùn)練機(jī)器人另一具體實(shí)施例第一運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
[0047]圖4為訓(xùn)練機(jī)器人另一具體實(shí)施例第二運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
[0048]圖5為訓(xùn)練機(jī)器人另一具體實(shí)施例第三運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
[0049]圖6為訓(xùn)練機(jī)器人控制方法一具體實(shí)施例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]為使本發(fā)明技術(shù)方案更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0051]參見圖1至圖5, —種訓(xùn)練機(jī)器人100,包括第一連桿機(jī)構(gòu)110、第二連桿機(jī)構(gòu)120、基座130、中央處理器140和控制裝置150，其中:
[0052]第一連桿機(jī)構(gòu)110的結(jié)構(gòu)與第二連桿機(jī)構(gòu)120的結(jié)構(gòu)相同，且對(duì)稱設(shè)置在基座130兩側(cè)；
[0053]中央處理器140分別與第一連桿機(jī)構(gòu)110和第二連桿機(jī)構(gòu)120連接，包括信號(hào)接收模塊141、存儲(chǔ)模塊142、調(diào)用模塊143和控制模塊144，其中:
[0054]信號(hào)接收模塊141，用于接收控制裝置150發(fā)送的命令信號(hào)；
[0055]存儲(chǔ)模塊142，用于存儲(chǔ)第一連桿機(jī)構(gòu)110的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連桿機(jī)構(gòu)120的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0056]調(diào)用模塊143，用于根據(jù)接收到的命令信號(hào)，調(diào)用存儲(chǔ)模塊142中存儲(chǔ)的相應(yīng)第一連桿機(jī)構(gòu)110的運(yùn)動(dòng)軌跡和第二連