專利名稱：抑制手部震顫的助餐機(jī)器人及抑震控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人及抑震控制方法。
背景技術(shù)：
通常人體的某部位發(fā)生非意愿顫動的現(xiàn)象，醫(yī)學(xué)上稱之為“震顫”。震顫是一種不自主 的、有規(guī)律性的、近似正弦往復(fù)擺動的肢體運(yùn)動，常見于人的四肢和頭部，是最常見的神經(jīng) 科疾病癥狀之一，如原發(fā)性震顫(ET)、帕金森病(PD)等。原發(fā)性震顫(essential tremor, ET)是一種常見的運(yùn)動障礙，常有家族聚集現(xiàn)象，任何年齡均可發(fā)病，平均起病年齡45歲左 右。近年來發(fā)病率呈上升趨勢的帕金森病，除了肢體震顫外，還伴有肌僵直和運(yùn)動減退等癥 狀。肢體震顫按病因分為生理性震顫和病理性震顫兩類。生理性震顫是人體的一種固有震 顫，所有人的肢體都具有這種現(xiàn)象，只是強(qiáng)弱不同而已；病理性震顫是由于人體的病變而帶 來的一種震顫，如帕金森綜合癥和小腦病變等，給眾多患者的日常生活帶來了極大不便，甚 至使患者的生活不能自理。
醫(yī)學(xué)界對震顫發(fā)生機(jī)理及其藥物治療已開展了幾十年的研究，至今還沒有治療震 顫非常有效的方法。肢體震顫特別是手臂，影響精細(xì)動作、日常飲食和書寫，嚴(yán)重時(shí)給患者 的日常生活帶來諸多不便。近幾年國內(nèi)外科研人員嘗試通過“非藥物”途徑，綜合利用機(jī)器 人技術(shù)研制和開發(fā)震顫抑制康復(fù)裝置，幫助肢體震顫患者克服運(yùn)動障礙，恢復(fù)生活自理能 力，已初步得到了醫(yī)學(xué)界和肢體震顫患者的認(rèn)可。
利用機(jī)器人技術(shù)的抑震康復(fù)裝置采用兩種抑震方法一種是“被動”震顫抑制控制 方法，主要是通過連續(xù)調(diào)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)節(jié)阻尼和慣量系數(shù)，進(jìn)而改變整個(gè)人機(jī)系統(tǒng)的 生物力學(xué)特性，達(dá)到減弱肢體震顫運(yùn)動的目的；另一種是“主動”震顫抑制控制方法，主要是 通過實(shí)時(shí)預(yù)估肢體震顫運(yùn)動信號，控制抑震裝置產(chǎn)生與震顫運(yùn)動方向相反的運(yùn)動，達(dá)到抵 消肢體震顫運(yùn)動的目的。
目前應(yīng)用較廣的助餐機(jī)器人是英國的Handyl,日本Secom公司的“My spoon”等。 Handyl是目前世界上最成功的一種助餐機(jī)器人，它具有5個(gè)自由度和帶有手爪的機(jī)器手 臂，手臂可靈活地從進(jìn)餐托盤的7個(gè)格子中取餐?！癕y Spoon”僅需少量操縱桿操作和按鈕操 作便可將食物送至嘴邊，然后按照用餐者的進(jìn)食快慢來輔助就餐。美國專利《SELF-FEEDING APPLIANCE》(US4398857)公開了一種自主助餐器具，使用對象為雙臂殘疾人。以上這幾種 助餐機(jī)器人均是為先天性身體殘疾、脊髓損傷、肌肉萎縮癥疾病的患者研制和使用的。目前 還沒有一種專門為抑制原發(fā)性震顫、帕金森氏震顫患者用餐時(shí)手部震顫的助餐機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人及抑震控制方法，結(jié)構(gòu)簡單、操 作方便，解決了震顫患者日常飲食上的不便，提高了患者的日常生活質(zhì)量。
上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其組成包括機(jī)座，控制系統(tǒng)安裝在所述的機(jī)座上， 所述的控制系統(tǒng)與操作臂A通過肩關(guān)節(jié)與操作臂B連接，所述的肩關(guān)節(jié)與安裝有編碼器A 的伺服電機(jī)A連接，所述的操作臂B通過肘關(guān)節(jié)與操作臂C連接，所述的操作臂C與安裝有編碼器B的伺服電機(jī)B連接，所述的操作臂C通過仰俯關(guān)節(jié)與操作臂D連接，所述的操作臂 D與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接，所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上安裝有勺子，所述的勺子的勺把上安裝有三維力傳感器，所述的三維力傳感器通過RS485通信接口與所述的控制系統(tǒng)連接。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度93為-45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度 04為_ 30° 30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的控制系統(tǒng)包括上位機(jī)，所述的上位機(jī)與單片機(jī)連接，所述的單片機(jī)與肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路連接，所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肩關(guān)節(jié)連接，所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肘關(guān)節(jié)連接。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的單片機(jī)與所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器A、所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器B連接，所述的伺服驅(qū)動器A通過位置控制器A、速度控制器A控制所述的伺服電機(jī)A運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)A與所述的編碼器A連接，所述的編碼器A與所述的單片機(jī)連接；所述的伺服驅(qū)動器B通過位置控制器B、速度控制器B控制伺服電機(jī)B運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)B與所述的編碼器B連接，所述的編碼器B與所述的單片機(jī)連接。
一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，三維力傳感器檢測到用餐者的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)的上位機(jī)采集所述的三維力傳感器的測量信號，經(jīng)過實(shí)時(shí)濾波后，得到所述的進(jìn)餐者的意向運(yùn)動信號；根據(jù)該意向運(yùn)動信號，所述的上位機(jī)經(jīng)過計(jì)算將速度指令信號、位置指令信號傳遞給單片機(jī)；所述的單片機(jī)向伺服驅(qū)動器A、伺服驅(qū)動器B發(fā)送指令信號，分別控制肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路，使得肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動；在運(yùn)動過程中，由所述的進(jìn)餐者控制俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的單片機(jī)向所述的伺服驅(qū)動器A、所述的伺服驅(qū)動器B發(fā)指令信號，所述的伺服驅(qū)動器A將位置指令傳遞給位置控制器A、所述的位置控制器A將速度指令傳遞給速度控制器A，所述的速度控制器A將信號傳遞給伺服電機(jī)A，所述的伺服電機(jī)A控制所述的肩關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器A對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器A、所述的單片機(jī)。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的伺服驅(qū)動器B將位置指令傳遞給位置控制器B、所述的位置控制器B將速度指令傳遞給速度控制器B，所述的速度控制器B將信號傳遞給伺服電機(jī)B，所述的伺服電機(jī)B控制所述的肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器B對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器B、所述的單片機(jī)。
所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度03為-45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度94為-30° ^30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器。
有益效果1.本發(fā)明在助餐機(jī)器人的末端勺柄上安裝有三維力傳感器，通過該力傳感器感知進(jìn)餐者的手部意向運(yùn)動，控制系統(tǒng)根據(jù)提取的意向力信號，來控制助餐機(jī)器人的肩、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，從而約束該機(jī)器人末端勺子的運(yùn)動速度和運(yùn)動軌跡，達(dá)到抑制患者進(jìn)餐時(shí)手部震顫的目的。
2.本發(fā)明基于人機(jī)合作機(jī)器人的思想，借助計(jì)算機(jī)控制，由助餐機(jī)器人對用餐時(shí)的手部軌跡進(jìn)行約束控制，來抑制震顫患者的手部震顫。機(jī)器人末端勺柄上安裝有三維力傳感器，用來檢測進(jìn)餐者的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)根據(jù)提取的手部意向信號的大小，控制助餐機(jī)器人的肩、肘關(guān)節(jié)以快、中、慢三種不同的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)助餐機(jī)器人的速度約束控制和軌跡約束控制。這樣既抑制了震顫患者用餐時(shí)手部的震顫運(yùn)動，又盡可能地減小抑震對人體意向運(yùn)動的影響。
3.本發(fā)明的勺子的俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由進(jìn)餐者控制，人與機(jī)器人合作共同完成了進(jìn)餐過程。在俯仰關(guān)節(jié)處安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器，目的是抑制手臂震顫可能對勺子俯仰運(yùn)動的影響，使勺子的俯仰緩速柔和；在勺子的俯仰關(guān)節(jié)和回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處均安裝回轉(zhuǎn)限位擋 ±夾，限定勺子的俯仰角度和回轉(zhuǎn)角度，以滿足進(jìn)餐的需要。
4.本發(fā)明在震顫患者用餐時(shí)，助餐機(jī)器人安放在餐桌上進(jìn)餐者的對面，其末端勺子放在餐盤的正上方，餐盤放在進(jìn)餐者的正前方。根據(jù)正常人進(jìn)餐的快慢不同，控制系統(tǒng)按力傳感器測得的意向力信號的大小，控制助 餐機(jī)器人實(shí)現(xiàn)快、中、慢三種不同的進(jìn)餐速度， 解決了震顫患者日常飲食上的不便，提高了患者的日常生活質(zhì)量。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是附圖1中控制系統(tǒng)的原理框圖。
附圖3是附圖2中肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的原理框圖。
附圖4是附圖2中肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的原理框圖。
附圖5是附圖1中餐盤的四個(gè)分區(qū)的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其組成包括機(jī)座1，控制系統(tǒng)2安裝在所述的機(jī)座上，所述的控制系統(tǒng)與操作臂A28通過肩關(guān)節(jié)5與操作臂B29連接，所述的肩關(guān)節(jié)與安裝有編碼器A3的伺服電機(jī)A4連接，所述的操作臂B通過肘關(guān)節(jié)8與操作臂C30連接，所述的操作臂C與安裝有編碼器B6的伺服電機(jī)B7連接，所述的操作臂C通過仰俯關(guān)節(jié)10與操作臂 D31連接，所述的操作臂D與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)11連接，所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上安裝有勺子12，所述的勺子的勺把上安裝有三維力傳感器13，所述的三維力傳感器通過RS485通信接口與所述的控制系統(tǒng)連接。
所述的單片機(jī)可以選用AVR8535單片機(jī)。
肩關(guān)節(jié)由伺服電機(jī)A驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速Ii1、轉(zhuǎn)角Θ i由編碼器A檢測，肘關(guān)節(jié)由伺服電機(jī) B驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速112、轉(zhuǎn)角92由編碼器B檢測，三維力傳感器用來檢測進(jìn)餐者的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)根據(jù)提取的手部意向信號，控制肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，約束機(jī)器人末端勺子的運(yùn)動速度和運(yùn)動軌跡，達(dá)到抑制患者進(jìn)餐時(shí)手部震顫的目的。
實(shí)施例2 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度93為-45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度θ4 為-30° 30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器9。
實(shí)施例3 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的控制系統(tǒng)如附圖2所示，包括上位機(jī)，所述的上位機(jī)與單片機(jī)連接，所述的單片機(jī)與肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路23、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路25連接，所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肩關(guān)節(jié)連接，所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肘關(guān)節(jié)連接。
實(shí)施例4 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，所述的單片機(jī)與所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器A、所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器B連接，所述的伺服驅(qū)動器A通過位置控制器 A26、速度控制器A27控制 伺服電機(jī)A運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)A與所述的編碼器A連接，所述的編碼器A與所述的單片機(jī)連接；所述的伺服驅(qū)動器B通過位置控制器B32、速度控制器 B33控制伺服電機(jī)B運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)B與所述的編碼器B連接，所述的編碼器B與所述的單片機(jī)連接。
實(shí)施例5 一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，三維力傳感器檢測到用餐者16的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)的上位機(jī)采集所述的三維力傳感器的測量信號，經(jīng)過實(shí)時(shí)濾波后，得到所述的進(jìn)餐者的意向運(yùn)動信號；根據(jù)該意向運(yùn)動信號，所述的上位機(jī)經(jīng)過計(jì)算將速度指令信號、位置指令信號傳遞給單片機(jī)；所述的單片機(jī)向伺服驅(qū)動器A、伺服驅(qū)動器B發(fā)送指令信號，分別控制肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路，使得肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動；在運(yùn)動過程中，由所述的進(jìn)餐者控制俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動。
所述的單片機(jī)可以選用AVR8535單片機(jī)。
用餐時(shí)助餐機(jī)器人安放在餐桌14上，進(jìn)餐者的對面，并且末端勺子位于餐盤15的正上方，餐盤放在餐桌上進(jìn)餐者的正前方。
肩關(guān)節(jié)由伺服電機(jī)A驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速Ii1、轉(zhuǎn)角Θ i由編碼器A檢測，肘關(guān)節(jié)由伺服電機(jī) B驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速112、轉(zhuǎn)角92由編碼器B檢測，三維力傳感器用來檢測進(jìn)餐者的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)根據(jù)提取的手部意向信號，控制肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，約束機(jī)器人末端勺子的運(yùn)動速度和運(yùn)動軌跡，達(dá)到抑制患者進(jìn)餐時(shí)手部震顫的目的。
實(shí)施例6 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的單片機(jī)向所述的伺服驅(qū)動器A、所述的伺服驅(qū)動器B發(fā)指令信號，所述的伺服驅(qū)動器A將位置指令傳遞給位置控制器 A、所述的位置控制器A將速度指令傳遞給速度控制器A，所述的速度控制器A將信號傳遞給伺服電機(jī)A，所述的伺服電機(jī)A控制所述的肩關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器A對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器A、所述的單片機(jī)。
實(shí)施例7 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的伺服驅(qū)動器B將位置指令傳遞給位置控制器B、所述的位置控制器B將速度指令傳遞給速度控制器B，所述的速度控制器B將信號傳遞給伺服電機(jī)B，所述的伺服電機(jī)B控制所述的肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器B對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器B、所述的單片機(jī)。
實(shí)施例8 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度93為-45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度94為_ 30° 30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器。
實(shí)施例9 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，如附圖1所示，用餐開始前，機(jī)器人末端勺子位于起始位置A點(diǎn)，餐盤位于B點(diǎn)，進(jìn)餐者的嘴部在C點(diǎn)，定義虛擬平面17為過A、B、C三點(diǎn)的平面。用餐開始后，機(jī)器人末端勺子由A B點(diǎn)或由C B點(diǎn)為取餐過程，由B C 點(diǎn)為送餐過程?？刂葡到y(tǒng)控制機(jī)器人末端勺子由A B點(diǎn)或由C A點(diǎn)為虛擬平面內(nèi)的直線軌跡，由B C點(diǎn)或由C B點(diǎn)為虛擬平面內(nèi)的圓弧軌跡。
實(shí)施例10 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，控制系統(tǒng)提取意向運(yùn)動信號后， 控制機(jī)器人末端勺子開始由A B點(diǎn)的取餐運(yùn)動，在運(yùn)動過程中伴有由進(jìn)餐者控制的俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動；取餐完成后，控制系統(tǒng)根據(jù)意向信號控制機(jī)器人末端勺子開始由B C 點(diǎn)的送餐運(yùn)動，送餐到C點(diǎn)后，進(jìn)餐者開始進(jìn)餐；接著控制系統(tǒng)控制末端勺子由C B點(diǎn)的取餐運(yùn)動，取餐后，控制末端勺子由B C點(diǎn)的送餐運(yùn)動；用餐結(jié)束時(shí)，控制末端勺子由C A點(diǎn)， 達(dá)到A點(diǎn)后，助餐機(jī)器人停止運(yùn)動。
實(shí)施例11 上述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，如附圖5所示，餐盤可選用有四個(gè)分區(qū)B1、B2、B3和B4的餐盤，此時(shí)餐盤可以手動轉(zhuǎn)位。進(jìn)餐開始前，可將餐盤的BI放在助餐機(jī)器人的末端勺子的正下方，進(jìn)餐者的正前方。進(jìn)餐開始后，進(jìn)餐者可以轉(zhuǎn)動餐盤，分別將B2、B3或B4轉(zhuǎn)位到自己的正前方，這樣進(jìn)餐者就可以吃到幾種不同的飯菜。
權(quán)利要求
1.一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其組成包括機(jī)座，其特征是控制系統(tǒng)安裝在所述的機(jī)座上，所述的控制系統(tǒng)與操作臂A通過肩關(guān)節(jié)與操作臂B連接，所述的肩關(guān)節(jié)與安裝有編碼器A的伺服電機(jī)A連接，所述的操作臂B通過肘關(guān)節(jié)與操作臂C連接，所述的操作臂 C與安裝有編碼器B的伺服電機(jī)B連接，所述的操作臂C通過仰俯關(guān)節(jié)與操作臂D連接，所述的操作臂D與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接，所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上安裝有勺子，所述的勺子的勺把上安裝有三維力傳感器，所述的三維力傳感器通過RS485通信接口與所述的控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其特征是所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度03為-.45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度94為-30° ^30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙向旋轉(zhuǎn)阻尼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其特征是所述的控制系統(tǒng)包括上位機(jī)，所述的上位機(jī)與單片機(jī)連接，所述的單片機(jī)與肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路連接，所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肩關(guān)節(jié)連接，所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路與所述的肘關(guān)節(jié)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人，其特征是所述的單片機(jī)與所述的肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器A、所述的肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路的伺服驅(qū)動器B連接，所述的伺服驅(qū)動器A通過位置控制器A、速度控制器A控制所述的伺服電機(jī)A運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)A與所述的編碼器A連接，所述的編碼器A與所述的單片機(jī)連接；所述的伺服驅(qū)動器 B通過位置控制器B、速度控制器B控制伺服電機(jī)B運(yùn)動，所述的伺服電機(jī)B與所述的編碼器B連接，所述的編碼器B與所述的單片機(jī)連接。
5.一種抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，其特征是三維力傳感器檢測到用餐者的手部運(yùn)動，控制系統(tǒng)的上位機(jī)采集所述的三維力傳感器的測量信號，經(jīng)過實(shí)時(shí)濾波后，得到所述的進(jìn)餐者的意向運(yùn)動信號；根據(jù)該意向運(yùn)動信號，所述的上位機(jī)經(jīng)過計(jì)算將速度指令信號、位置指令信號傳遞給單片機(jī)；所述的單片機(jī)向伺服驅(qū)動器A、伺服驅(qū)動器B 發(fā)送指令信號，分別控制肩關(guān)節(jié)驅(qū)動回路、肘關(guān)節(jié)驅(qū)動回路，使得肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)運(yùn)動；在運(yùn)動過程中，由所述的進(jìn)餐者控制俯仰關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，其特征是所述的單片機(jī)向所述的伺服驅(qū)動器A、所述的伺服驅(qū)動器B發(fā)指令信號，所述的伺服驅(qū)動器A 將位置指令傳遞給位置控制器A、所述的位置控制器A將速度指令傳遞給速度控制器A，所述的速度控制器A將信號傳遞給伺服電機(jī)A，所述的伺服電機(jī)A控制所述的肩關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器A對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器A、所述的單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，其特征是 所述的伺服驅(qū)動器B將位置指令傳遞給位置控制器B、所述的位置控制器B將速度指令傳遞給速度控制器B，所述的速度控制器B將信號傳遞給伺服電機(jī)B，所述的伺服電機(jī)B控制所述的肘關(guān)節(jié)運(yùn)動，此時(shí)，與所述的伺服電機(jī)連接的編碼器B對轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行檢測，然后分別傳遞給所述的速度控制器B、所述的單片機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的抑制手部震顫的助餐機(jī)器人的抑震控制方法，其特征是 所述的俯仰關(guān)節(jié)、所述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均安裝回轉(zhuǎn)限位擋塊，限定所述的勺子的俯仰角度Θ 3為 -45° ^45°，限定所述的勺子的回轉(zhuǎn)角度94為-30° ^30°，在所述的俯仰關(guān)節(jié)上安裝有雙 向旋轉(zhuǎn)阻尼器。
全文摘要
抑制手部震顫的助餐機(jī)器人及抑震控制方法。目前還沒有一種專門為震顫患者用餐時(shí)手部震顫的助餐機(jī)器人。本發(fā)明組成包括機(jī)座(1)，控制系統(tǒng)(2)安裝在機(jī)座上，控制系統(tǒng)與操作臂A(28)通過肩關(guān)節(jié)(5)與操作臂B(29)連接，肩關(guān)節(jié)與安裝有編碼器A(3)的伺服電機(jī)A(4)連接，操作臂B通過肘關(guān)節(jié)(8)與操作臂C(30)連接，操作臂C與安裝有編碼器B(6)的伺服電機(jī)B(7)連接，操作臂C通過仰俯關(guān)節(jié)(10)與操作臂D(31)連接，操作臂D與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(11)連接，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上安裝有勺子(12)，勺子的勺把上安裝有三維力傳感器(13)，三維力傳感器通過RS485通信接口與控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明用于抑制震顫患者用餐時(shí)手部的震顫。
文檔編號B25J13/00GK102990669SQ201210522099
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者董玉紅, 趙廣志 申請人:哈爾濱理工大學(xué)