康復訓練機器人的控制方法及康復訓練機器人與流程

本發明涉及理療器械技術領域，特別是涉及一種康復訓練機器人的控制方法及康復訓練機器人。

背景技術：

相關技術的康復訓練過程中，治療師習慣于人力進行康復運動，靠感性輔助患者訓練，在使用機器人進行起始點設置時常常會無法準確對應，而不得不經常試錯，浪費時間。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種康復訓練機器人的控制方法，所述控制方法的控制準確度提高且可節省時間。

本發明的另一個目的在于提出一種康復訓練機器人，所述康復訓練機器人可采用上述的控制方法進行康復訓練。

根據本發明第一方面實施例的康復訓練機器人的控制方法，所述康復機器人包括機器人柜體、機器人手臂、下肢支撐組件以及用于驅動所述機器人手臂轉動的驅動組件，所述機器人手臂可轉動地設在機器人柜體上，所述下肢支撐組件設在所述機器人手臂上，所述控制方法包括：步驟S1，接收示教模式選擇信號后，在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的起始位置和終止位置。步驟S2，在接收到訓練模式信號后機器人手臂在所述起始位置和所述終止位置之間運行以進行康復訓練。

根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法，可以對適于人體訓練的起始位置和終止位置進行記錄，使得在需要進行康復訓練時，可以在機器人手臂的帶動下帶動患者的下肢在所述起始位置和所述終止位置之間動作，從而有利于康復訓練的有序進行。

另外，根據本發明上述實施例的康復訓練機器人的控制方法還具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一些實施例，所述康復訓練機器人內預置了機器人手臂的運行軌跡，所述機器人手臂始終沿所述運行軌跡運行。

根據本發明的一些實施例，所述步驟S1還包括：在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的運行軌跡。

根據本發明的一些實施例，所述機器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂與所述機器人柜體可轉動地相連，所述小臂與所述大臂可轉動地相連，所述驅動組件包括適于驅動所述大臂旋轉的第一電機和適于驅動所述小臂旋轉的第二電機，所述第一電機和所述第二電機均連接有適于記錄所述機器人手臂的位置的第一編碼器。

進一步地，所述驅動組件還包括用于驅動所述下肢支撐組件運動的第三電機，所述第三電機連接有適于記錄所述下肢支撐組件的位置的第二編碼器。

進一步地，所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件均與所述康復訓練機器人的控制器無線或有線連接以傳遞信號。

根據本發明的一些實施例，所述機器人柜體上設有沿上下方向移動的滑塊，所述機器人手臂設在所述滑塊上。

根據本發明第二方面實施例的康復訓練機器人，包括：機器人柜體；機器人手臂，所述機器人手臂與所述機器人柜體可轉動地相連；下肢支撐組件，所述下肢支撐組件設在所述機器人手臂上；用于驅動所述機器人手臂旋轉的驅動組件；用于記錄所述機器人手臂的位置的記錄儀，所述記錄儀適于在示教模式檢測所述機器人手臂的起始位置和終止位置。

進一步地，所述機器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂與所述機器人柜體可轉動地相連，所述小臂與所述大臂可轉動地相連，所述驅動組件包括適于驅動所述大臂旋轉的第一電機和適于驅動所述小臂旋轉的第二電機，所述第一電機和所述第二電機均連接有適于記錄所述機器人手臂的位置的第一編碼器。

進一步地，所述驅動組件還包括用于驅動所述下肢支撐組件運動的第三電機，所述第三電機連接有適于記錄所述下肢支撐組件的位置的第二編碼器。

進一步地，所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件均與所述康復訓練機器人的控制器無線或有線連接以傳遞信號。

根據本發明的一些實施例，所述機器人柜體上設有沿上下方向移動的滑塊，所述機器人手臂設在所述滑塊上。

在本發明的一些實施例中，所述下肢支撐組件包括：腳固定器，所述腳固定器用于固定和支撐人體的腳；小腿支撐，所述小腿支撐與所述腳固定器呈預定角度；連接件，所述連接件與所述機器人手臂相連，所述連接件的一端與所述腳固定器相連且另一端連接所述小腿支撐。

進一步地，所述下肢支撐組件上設有用于檢測人體對所述機器人手臂的推力的壓力感知模塊。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的康復訓練機器人的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的康復訓練機器人與患者的相對位置關系示意圖；

圖3為使用康復訓練機器人的控制方法進行康復訓練時的流程圖。

附圖標記：

康復訓練機器人100，

機器人柜體1，滑塊11，

機器人手臂2，大臂21，小臂22，

下肢支撐組件3，腳固定器31，小腿支撐32，連接件33，壓力感知模塊34。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

相關技術中，康復訓練裝置需要用戶通過操作界面設置機器人的路徑后，使機器人沿特定軌跡運動。這就需要耗費時間設置機器人的運動起始點，且機器人運動前對起始點并無感性認識。

下面結合圖1至圖3詳細描述根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法。

具體而言，根據本發明第一方面實施例的康復訓練機器人的控制方法，所述康復機器人包括機器人柜體、機器人手臂、下肢支撐組件以及用于驅動所述機器人手臂轉動的驅動組件，所述機器人手臂可轉動地設在機器人柜體上，所述下肢支撐組件設在所述機器人手臂上，這樣通過所述驅動組件可以驅動所述機器人手臂轉動，通過所述機器人手臂的轉動可以帶動所述下肢支撐組件進行動作，從而進一步帶動患者的下肢進行康復訓練。所述康復訓練機器人的控制方法包括：步驟S1，接收示教模式選擇信號后，在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的起始位置和終止位置。步驟S2，在接收到訓練模式信號后機器人手臂在所述起始位置和所述終止位置之間運行以進行康復訓練。由此，通過所述康復訓練機器人的控制方法可以對適于人體訓練的起始位置和終止位置進行記錄(例如記憶和存儲等)，使得在需要進行康復訓練時可以在機器人手臂的帶動下帶動患者的下肢在所述起始位置和所述終止位置之間動作，從而有利于康復訓練的有序進行。

其中，根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法，可幫助患者進行康復訓練，可由康復訓練機器人(例如控制器)控制機器人手臂準確到達起始位置和終止位置，完成運動設置；然后在需要進行康復訓練時，通過所述機器人手臂帶動患者的下肢按照預設的訓練模式(例如高抬腿運動或屈抱膝運動)進行康復訓練。

根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法，可以對適于人體訓練的起始位置和終止位置進行記錄(例如記憶和存儲等)，使得在需要進行康復訓練時，可以在機器人手臂的帶動下帶動患者的下肢在所述起始位置和所述終止位置之間動作，從而有利于康復訓練的有序進行。

根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法，可以用于對患有心腦血管疾病等類似疾病的病人進行下肢康復治療。

根據本發明的一些具體實施例，所述康復訓練機器人內預置了機器人手臂的運行軌跡(例如高抬腿運動的運行軌跡或屈抱膝運動的運行軌跡等)，所述機器人手臂始終沿所述運行軌跡運行。由此，有利于避免對起始位置和終止位置的重復設置，從而有利于控制康復訓練運行軌跡的精度以及準確性，進而有助于提高康復訓練效果。

根據本發明的一些具體實施例，所述步驟S1還包括：在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的運行軌跡。由此，可以減少重復設置起始位置和終止位置，從而可以減少重復勞動，有利于提高康復訓練的自動化程度且可保證康復訓練的運行軌跡的準確度，進而有助于提高康復訓練效果。

參照圖1至圖3，根據本發明的一些具體實施例，所述機器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂與所述機器人柜體可轉動地相連，所述小臂與所述大臂可轉動地相連，所述驅動組件包括第一電機和第二電機。其中，所述第一電機適于驅動大臂旋轉，所述第二電機適于驅動小臂旋轉，且所述第一電機和所述第二電機均連接有第一編碼器，所述第一編碼器適于記錄機器人手臂(包括大臂和小臂)的位置。也就是說，所述第一電機上連接有第一編碼器，所述第二電機上也連接有第一編碼器，所述第一編碼器適于記錄機器人手臂的位置。由此，通過所述第一編碼器可以對機器人手臂的位置進行準確記錄，從而有助于控制康復訓練運行軌跡的準確性，進而有利于提高康復訓練效果。

進一步地，所述驅動組件還包括第三電機，所述第三電機用于驅動所述下肢支撐組件運動，所述第三電機連接有第二編碼器，所述第二編碼器適于記錄所述下肢支撐組件的位置。由此，通過所述第二編碼器可以對所述下肢支撐組件的位置進行記錄，使得所述下肢支撐組件的位置可以結合不同患者的具體情況進行適應性調整，從而有利于提高患者在康復訓練過程中的舒適性體驗。

康復訓練機器人還可以包括控制器。進一步地，所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件均與所述康復訓練機器人的控制器無線或有線連接以傳遞信號。由此，通過所述控制器可以實現對所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件的有效控制，從而有利于控制康復訓練過程的順利進行。

參照圖1，根據本發明的一些實施例，所述機器人柜體上設有沿上下方向移動的滑塊，所述機器人手臂設在所述滑塊上。由此，使得所述機器人手臂可以隨著所述滑塊的上下移動進行相應的動作，從而能夠帶動患者的下肢進一步進行康復訓練。

參照圖1和圖2，根據本發明第二方面實施例的康復訓練機器人100，包括：機器人柜體1、機器人手臂2、下肢支撐組件3、驅動組件以及記錄儀(驅動組件和記錄儀圖中未示出)。

具體而言，機器人手臂2與機器人柜體1可轉動地相連，使得機器人手臂2可以相對于機器人柜體1轉動。下肢支撐組件3設在機器人手臂2上，所述驅動組件用于驅動機器人手臂2旋轉。使得通過所述驅動組件可以驅動機器人手臂2旋轉，通過機器人手臂2的旋轉可以帶動下肢支撐組件3動作，從而能夠帶動患者的下肢進行康復訓練。所述記錄儀用于記錄機器人手臂2的位置，所述記錄儀適于在示教模式檢測機器人手臂2的起始位置和終止位置。由此，使得在示教模式中，通過所述記錄儀可以對機器人手臂2的起始位置和終止位置進行檢測，這樣可以準確地確定所述起始位置和所述終止位置，從而可以確保康復訓練運動軌跡的準確性，提高康復訓練效果。

另外，在康復訓練的過程中還可避免重復設置所述起始位置和所述終止位置，從而能夠節省時間。

根據本發明實施例的康復訓練機器人100，通過所述驅動組件可以驅動器人手臂2旋轉，通過機器人手臂2的旋轉可以帶動下肢支撐組件3動作，從而能夠帶動患者的下肢進行康復訓練。另外，在示教模式中，通過所述記錄儀可以對機器人手臂2的起始位置和終止位置進行檢測，這樣可以準確地確定所述起始位置和所述終止位置，從而可以確保康復訓練運動軌跡的準確性，提高康復訓練效果。

進一步地，結合圖1和圖2，機器人手臂2包括大臂21和小臂22，大臂21與機器人柜體1可轉動地相連，小臂22與大臂21可轉動地相連，所述驅動組件包括第一電機和第二電機。其中，所述第一電機適于驅動大臂21旋轉，所述第二電機適于驅動小臂22旋轉，且所述第一電機和所述第二電機均連接有第一編碼器，所述第一編碼器適于記錄機器人手臂2(包括大臂21和小臂22)的位置。也就是說，所述第一電機上連接有第一編碼器，所述第二電機上也連接有第一編碼器，所述第一編碼器適于記錄機器人手臂2的位置。由此，通過所述第一編碼器可以對機器人手臂2的位置進行準確記錄，從而有助于控制康復訓練軌跡的準確性，進而有利于提高康復訓練效果。

進一步地，所述驅動組件還包括第三電機，所述第三電機用于驅動下肢支撐組件3運動，所述第三電機連接有第二編碼器，所述第二編碼器適于記錄下肢支撐組件3的位置。由此，通過所述第二編碼器可以對下肢支撐組件3的位置進行記錄，使得下肢支撐組件3的位置可以結合不同患者的具體情況進行適應性調整，從而有利于提高患者在康復訓練過程中的舒適性體驗。

根據本發明實施例的康復訓練機器人100還包括控制器。進一步地，所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件均與康復訓練機器人100的所述控制器無線或有線連接以傳遞信號。由此，通過所述控制器可以實現對所述第一編碼器、所述第二編碼器以及所述驅動組件的有效控制，從而有利于控制康復訓練過程的順利進行。

參照圖1，根據本發明的一些具體實施例，機器人柜體1上可以設有滑塊11，滑塊11沿上下方向移動，機器人手臂2設在滑塊11上。由此，使得機器人手臂2可以隨著滑塊11的上下移動進行相應的動作，從而能夠帶動患者的下肢進一步進行康復訓練。

參照圖1和圖2，在本發明的一些具體實施例中，下肢支撐組件3包括：腳固定器31、小腿支撐32以及連接件33。

具體而言，腳固定器31用于固定和支撐人體的腳，小腿支撐32與腳固定器31呈預定角度(例如60°至90°)，連接件33與機器人手臂2相連，連接件33的一端與腳固定器31相連，而且連接件33的另一端連接小腿支撐32。由此，通過下肢支撐組件3可以實現對患者下肢(例如腳、小腿等)的可靠支撐，從而能夠更好地進行康復訓練。

其中，在機器人手臂2處于靜止狀態時，腳固定器31與水平面可以呈30°到60°的夾角。這樣可以提高患者的舒適性體驗，從而能夠更好地進行康復訓練。具體地，腳固定器31與水平面之間所呈的夾角可以為30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°等。腳固定器31與水平面之間所呈的夾角可以根據實際需要適應性設置。

另外，腳固定器31與小腿支撐32之間可以呈預定角度，所述預定角度可以為60°、70°、80°、85°或90°等。所述預定角度可以根據實際需要適應性調整。

進一步地，如圖1所示，下肢支撐組件3上設有壓力感知模塊34，壓力感知模塊34可以用于檢測人體對機器人手臂2的推力。其中，壓力感知模塊34可以與所述控制器通信，使得所述控制器可以根據壓力感知模塊34檢測到的人體對機器人手臂2的推力的不同，進一步控制機器人手臂2的動作，從而有助于提高康復訓練的舒適性。

例如，可以在腳固定器31和小腿支撐32中的至少一個上設有壓力感知模塊34。也就是說，可以在腳固定器31上設有壓力感知模塊34，也可以是在小腿支撐32上設有壓力感知模塊34，還可以是在腳固定器31和小腿支撐32上均設有壓力感知模塊34。壓力感知模塊34的具體設置位置以及設置方式可以根據實際需要適應性設置。

下面結合附圖描述根據本發明康復訓練機器人100的一個具體實施例。

圖1為康復訓練機器人100的結構示意圖，康復訓練機器人100主要包括機器人柜體1、滑塊11(例如機器人升降座)、機器人手臂2(包括大臂21和小臂22)、下肢支撐組件3(包括腳固定器31、小腿支撐32以及連接件33)等。

圖2為患者進行康復訓練時康復訓練機器人100與患者的相對位置關系示意圖，在康復訓練過程中一般由治療師將需要訓練的一側肢體放置并綁緊在下肢支撐組件3上。

圖3為使用康復訓練機器人的控制方法進行訓練時的流程圖。

下面結合圖1至圖3詳細描述根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法的工作過程。

具體而言，根據本發明實施例的康復訓練機器人100，主要包括機器人柜體1、滑塊11(例如機器人升降座)、機器人手臂2(包括大臂21和小臂22)、下肢支撐組件3(包括腳固定器31、小腿支撐32以及連接件33)等。

使用康復訓練機器人100進行訓練時,預先在機器人手臂2的控制系統(例如所述控制器)中設置訓練模式，如高抬腿運動，屈抱膝運動。設置完成后，進入示教模式，采用編碼器(例如所述第一編碼器)對機器人手臂2的位置進行準確記錄，使機器人手臂2分別到達訓練起始位置和終止位置。然后終止示教模式，進入訓練狀態。

具體地，通過所述驅動組件可以驅動所述機器人手臂轉動，通過所述機器人手臂的轉動可以帶動所述下肢支撐組件進行動作，從而進一步帶動患者的下肢進行康復訓練。所述康復訓練機器人的控制方法包括：接收示教模式選擇信號后，在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的起始位置和終止位置。在機器人手臂在起始位置和終止位置之間移動過程中，記錄適于人體訓練的運行軌跡。這樣可以減少重復設置起始位置和終止位置，從而可以減少重復勞動，有利于提高康復訓練的自動化程度且可保證康復訓練的運行軌跡的準確度，進而有助于提高康復訓練效果。

在接收到訓練模式信號后機器人手臂在所述起始位置和所述終止位置之間運行以進行康復訓練。這樣通過所述康復訓練機器人的控制方法可以對適于人體訓練的起始位置和終止位置進行記錄(例如記憶和存儲等)，使得在需要進行康復訓練時可以在機器人手臂的帶動下帶動患者的下肢在所述起始位置和所述終止位置之間動作，從而有利于康復訓練的有序進行。

根據本發明的一些具體實施例，所述康復訓練機器人內預置了機器人手臂的運行軌跡(例如高抬腿運動的運行軌跡或屈抱膝運動的運行軌跡等)，所述機器人手臂始終沿所述運行軌跡運行。有利于避免對起始位置和終止位置的重復設置，從而有利于控制康復訓練運行軌跡的精度以及準確性，進而有助于提高康復訓練效果。至此完成根據本發明實施例的康復訓練機器人的控制方法的工作過程。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。