上肢等速训练康复机器人系统及机器人控制方法与流程

技术特征：
1.一种上肢等速训练康复机器人系统，其特征在于，所述系统包括：依次通信连接的虚拟现实场景生成模块、等速运动规划模块、等速训练控制模块和等速训练执行模块；其中，所述等速训练执行模块还与所述虚拟现实场景生成模块通信连接；所述虚拟现实场景生成模块，用于建立虚拟现实场景，并将所述虚拟现实场景发送至所述等速运动规划模块；其中，所述虚拟现实场景携带有训练提示和康复训练参数；所述康复训练参数包括待训练手臂中待训练关节数量、每个待训练关节的目标关节角速度、阻抗控制刚度系数和阻抗控制阻尼系数；所述训练提示包括训练任务，以及所述训练任务对应的起始位置和结束位置；所述等速运动规划模块，用于根据所述训练任务对应的起始位置和结束位置对所述待训练关节进行路径规划，得到每个所述待训练关节按照所述目标关节角速度完成所述训练任务对应的目标运动路径，并将所述目标运动路径发送至所述等速训练控制模块；所述等速训练控制模块，用于接收所述目标运动路径，并控制所述等速训练执行模块运动，以带动所述待训练手臂中各个所述待训练关节按照对应的所述目标运动路径进行等速康复训练运动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述等速训练执行模块采取外骨骼的形式，包括多个关节执行单元；所述等速训练控制模块，还用于根据所述待训练关节的目标关节角速度，计算得到所述待训练关节对应的关节电流指令，并将所述关节电流指令发送至所述等速训练执行模块运动；所述等速训练执行模块运动，还用于根据所述待训练关节的关节电流指令，对所述待训练关节对应的关节执行单元施加阻力矩，以使所述待训练关节按照所述目标关节角速度进行康复训练运动。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述等速训练控制模块包括反馈单元和前馈单元；所述等速训练控制模块，还用于根据所述待训练关节的第一力矩和第二力矩计算得到所述待训练关节对应的关节电流指令；其中，所述第一力矩为所述反馈单元根据所述待训练关节的目标关节角速度、阻抗控制刚度系数和阻抗控制阻尼系数计算得到；所述第二力矩为所述前馈单元根据待训练关节的重力补偿力矩和摩擦力补偿力矩计算得到。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实场景还包括虚拟手臂；所述虚拟现实场景生成模块，还用于获取所述等速训练执行模块中每个所述关节执行单元的当前角度，并根据所述等速训练执行模块中每个所述关节执行单元的当前角度更新所述虚拟现实场景中所述虚拟手臂的位置。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：虚拟现实场景显示模块；其中，所述虚拟现实场景显示模块与所述虚拟现实场景生成模块通信连接；所述虚拟现实场景显示模块，用于接收所述虚拟现实场景生成模块发送的所述虚拟现实场景，并显示所述虚拟现实场景和所述虚拟手臂。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实场景显示模块，还用于按照预设形式显示所述训练提示；其中，所述预设形式包括以下至少之一：文字形式、图片形式和语音形式。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述关节执行单元包括以下至少之一：肩关节外摆/内收执行单元、前屈/后伸执行单元，旋内/旋外执行单元，肘关节屈曲/伸展执行单元，前臂旋前/旋后执行单元和腕关节背屈/掌屈执行单元。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：等速训练评价模块；其中，所述等速训练评价模块与所述等速训练控制模块连接；所述等速训练控制模块，还用于当监听到所述等速训练执行模块训练完成时，触发所述等速训练评价模块对已完成康复训练进行评价，并生成评价信息。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述评价信息包括预设评价指标；所述等速训练评价模块，还用于按照所述预设评价指标对所述已完成康复训练进行评价，并生成所述评价信息；其中，所述预设评价指标包括以下至少之一：峰力矩、峰力矩体重比、峰力矩角度、平均功率和总功。10.一种机器人控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1
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9任一项所述的上肢等速训练康复机器人系统，所述上肢等速训练康复机器人系统包括：虚拟现实场景生成模块、等速运动规划模块、等速训练控制模块和等速训练执行模块；所述机器人控制方法包括：所述虚拟现实场景生成模块建立虚拟现实场景，并将所述虚拟现实场景发送至所述等速运动规划模块；其中，所述虚拟现实场景携带有训练提示和康复训练参数；康复训练参数包括待训练手臂中待训练关节数量、每个待训练关节的目标关节角速度、阻抗控制刚度系数和阻抗控制阻尼系数；所述训练提示包括训练任务，以及所述训练任务对应的起始位置和结束位置；所述等速运动规划模块根据所述训练任务对应的起始位置和结束位置对所述待训练关节进行路径规划，得到每个所述待训练关节按照所述目标关节角速度完成所述训练任务对应的目标运动路径，并将所述目标运动路径发送至所述等速训练控制模块；所述等速训练控制模块接收所述目标运动路径，并控制所述等速训练执行模块运动，以带动所述待训练手臂中各个所述待训练关节按照对应的所述目标运动路径进行等速康复训练运动。

技术总结
本发明提供了上肢等速训练康复机器人系统及机器人控制方法。其中，该系统包括：虚拟现实场景生成模块、等速运动规划模块、等速训练控制模块和等速训练执行模块；虚拟现实场景生成模块用于建立虚拟现实场景；等速运动规划模块用于根据训练任务对应的起始位置和结束位置对待训练关节进行路径规划，得到每个待训练关节按照目标关节角速度完成训练任务对应的目标运动路径；等速训练控制模块用于接收目标运动路径，并控制等速训练执行模块运动，以带动待训练手臂中各个待训练关节按照对应的目标运动路径进行等速康复训练运动，从而通过对待训练手臂进行等速康复训练，提高了训练效率和训练效果，具有较好的实用价值。具有较好的实用价值。具有较好的实用价值。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：深圳华鹊景医疗科技有限公司
技术研发日：2021.07.27
技术公布日：2021/12/2