康复训练机器人的控制方法及康复训练机器人与流程

本发明涉及理疗器械技术领域，特别是涉及一种康复训练机器人的控制方法及康复训练机器人。

背景技术：

相关技术的康复训练过程中，治疗师习惯于人力进行康复运动，靠感性辅助患者训练，在使用机器人进行起始点设置时常常会无法准确对应，而不得不经常试错，浪费时间。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种康复训练机器人的控制方法，所述控制方法的控制准确度提高且可节省时间。

本发明的另一个目的在于提出一种康复训练机器人，所述康复训练机器人可采用上述的控制方法进行康复训练。

根据本发明第一方面实施例的康复训练机器人的控制方法，所述康复机器人包括机器人柜体、机器人手臂、下肢支撑组件以及用于驱动所述机器人手臂转动的驱动组件，所述机器人手臂可转动地设在机器人柜体上，所述下肢支撑组件设在所述机器人手臂上，所述控制方法包括：步骤S1，接收示教模式选择信号后，在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的起始位置和终止位置。步骤S2，在接收到训练模式信号后机器人手臂在所述起始位置和所述终止位置之间运行以进行康复训练。

根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法，可以对适于人体训练的起始位置和终止位置进行记录，使得在需要进行康复训练时，可以在机器人手臂的带动下带动患者的下肢在所述起始位置和所述终止位置之间动作，从而有利于康复训练的有序进行。

另外，根据本发明上述实施例的康复训练机器人的控制方法还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述康复训练机器人内预置了机器人手臂的运行轨迹，所述机器人手臂始终沿所述运行轨迹运行。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S1还包括：在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的运行轨迹。

根据本发明的一些实施例，所述机器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂与所述机器人柜体可转动地相连，所述小臂与所述大臂可转动地相连，所述驱动组件包括适于驱动所述大臂旋转的第一电机和适于驱动所述小臂旋转的第二电机，所述第一电机和所述第二电机均连接有适于记录所述机器人手臂的位置的第一编码器。

进一步地，所述驱动组件还包括用于驱动所述下肢支撑组件运动的第三电机，所述第三电机连接有适于记录所述下肢支撑组件的位置的第二编码器。

进一步地，所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件均与所述康复训练机器人的控制器无线或有线连接以传递信号。

根据本发明的一些实施例，所述机器人柜体上设有沿上下方向移动的滑块，所述机器人手臂设在所述滑块上。

根据本发明第二方面实施例的康复训练机器人，包括：机器人柜体；机器人手臂，所述机器人手臂与所述机器人柜体可转动地相连；下肢支撑组件，所述下肢支撑组件设在所述机器人手臂上；用于驱动所述机器人手臂旋转的驱动组件；用于记录所述机器人手臂的位置的记录仪，所述记录仪适于在示教模式检测所述机器人手臂的起始位置和终止位置。

进一步地，所述机器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂与所述机器人柜体可转动地相连，所述小臂与所述大臂可转动地相连，所述驱动组件包括适于驱动所述大臂旋转的第一电机和适于驱动所述小臂旋转的第二电机，所述第一电机和所述第二电机均连接有适于记录所述机器人手臂的位置的第一编码器。

进一步地，所述驱动组件还包括用于驱动所述下肢支撑组件运动的第三电机，所述第三电机连接有适于记录所述下肢支撑组件的位置的第二编码器。

进一步地，所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件均与所述康复训练机器人的控制器无线或有线连接以传递信号。

根据本发明的一些实施例，所述机器人柜体上设有沿上下方向移动的滑块，所述机器人手臂设在所述滑块上。

在本发明的一些实施例中，所述下肢支撑组件包括：脚固定器，所述脚固定器用于固定和支撑人体的脚；小腿支撑，所述小腿支撑与所述脚固定器呈预定角度；连接件，所述连接件与所述机器人手臂相连，所述连接件的一端与所述脚固定器相连且另一端连接所述小腿支撑。

进一步地，所述下肢支撑组件上设有用于检测人体对所述机器人手臂的推力的压力感知模块。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的康复训练机器人的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的康复训练机器人与患者的相对位置关系示意图；

图3为使用康复训练机器人的控制方法进行康复训练时的流程图。

附图标记：

康复训练机器人100，

机器人柜体1，滑块11，

机器人手臂2，大臂21，小臂22，

下肢支撑组件3，脚固定器31，小腿支撑32，连接件33，压力感知模块34。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中，康复训练装置需要用户通过操作界面设置机器人的路径后，使机器人沿特定轨迹运动。这就需要耗费时间设置机器人的运动起始点，且机器人运动前对起始点并无感性认识。

下面结合图1至图3详细描述根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法。

具体而言，根据本发明第一方面实施例的康复训练机器人的控制方法，所述康复机器人包括机器人柜体、机器人手臂、下肢支撑组件以及用于驱动所述机器人手臂转动的驱动组件，所述机器人手臂可转动地设在机器人柜体上，所述下肢支撑组件设在所述机器人手臂上，这样通过所述驱动组件可以驱动所述机器人手臂转动，通过所述机器人手臂的转动可以带动所述下肢支撑组件进行动作，从而进一步带动患者的下肢进行康复训练。所述康复训练机器人的控制方法包括：步骤S1，接收示教模式选择信号后，在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的起始位置和终止位置。步骤S2，在接收到训练模式信号后机器人手臂在所述起始位置和所述终止位置之间运行以进行康复训练。由此，通过所述康复训练机器人的控制方法可以对适于人体训练的起始位置和终止位置进行记录(例如记忆和存储等)，使得在需要进行康复训练时可以在机器人手臂的带动下带动患者的下肢在所述起始位置和所述终止位置之间动作，从而有利于康复训练的有序进行。

其中，根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法，可帮助患者进行康复训练，可由康复训练机器人(例如控制器)控制机器人手臂准确到达起始位置和终止位置，完成运动设置；然后在需要进行康复训练时，通过所述机器人手臂带动患者的下肢按照预设的训练模式(例如高抬腿运动或屈抱膝运动)进行康复训练。

根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法，可以对适于人体训练的起始位置和终止位置进行记录(例如记忆和存储等)，使得在需要进行康复训练时，可以在机器人手臂的带动下带动患者的下肢在所述起始位置和所述终止位置之间动作，从而有利于康复训练的有序进行。

根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法，可以用于对患有心脑血管疾病等类似疾病的病人进行下肢康复治疗。

根据本发明的一些具体实施例，所述康复训练机器人内预置了机器人手臂的运行轨迹(例如高抬腿运动的运行轨迹或屈抱膝运动的运行轨迹等)，所述机器人手臂始终沿所述运行轨迹运行。由此，有利于避免对起始位置和终止位置的重复设置，从而有利于控制康复训练运行轨迹的精度以及准确性，进而有助于提高康复训练效果。

根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S1还包括：在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的运行轨迹。由此，可以减少重复设置起始位置和终止位置，从而可以减少重复劳动，有利于提高康复训练的自动化程度且可保证康复训练的运行轨迹的准确度，进而有助于提高康复训练效果。

参照图1至图3，根据本发明的一些具体实施例，所述机器人手臂包括大臂和小臂，所述大臂与所述机器人柜体可转动地相连，所述小臂与所述大臂可转动地相连，所述驱动组件包括第一电机和第二电机。其中，所述第一电机适于驱动大臂旋转，所述第二电机适于驱动小臂旋转，且所述第一电机和所述第二电机均连接有第一编码器，所述第一编码器适于记录机器人手臂(包括大臂和小臂)的位置。也就是说，所述第一电机上连接有第一编码器，所述第二电机上也连接有第一编码器，所述第一编码器适于记录机器人手臂的位置。由此，通过所述第一编码器可以对机器人手臂的位置进行准确记录，从而有助于控制康复训练运行轨迹的准确性，进而有利于提高康复训练效果。

进一步地，所述驱动组件还包括第三电机，所述第三电机用于驱动所述下肢支撑组件运动，所述第三电机连接有第二编码器，所述第二编码器适于记录所述下肢支撑组件的位置。由此，通过所述第二编码器可以对所述下肢支撑组件的位置进行记录，使得所述下肢支撑组件的位置可以结合不同患者的具体情况进行适应性调整，从而有利于提高患者在康复训练过程中的舒适性体验。

康复训练机器人还可以包括控制器。进一步地，所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件均与所述康复训练机器人的控制器无线或有线连接以传递信号。由此，通过所述控制器可以实现对所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件的有效控制，从而有利于控制康复训练过程的顺利进行。

参照图1，根据本发明的一些实施例，所述机器人柜体上设有沿上下方向移动的滑块，所述机器人手臂设在所述滑块上。由此，使得所述机器人手臂可以随着所述滑块的上下移动进行相应的动作，从而能够带动患者的下肢进一步进行康复训练。

参照图1和图2，根据本发明第二方面实施例的康复训练机器人100，包括：机器人柜体1、机器人手臂2、下肢支撑组件3、驱动组件以及记录仪(驱动组件和记录仪图中未示出)。

具体而言，机器人手臂2与机器人柜体1可转动地相连，使得机器人手臂2可以相对于机器人柜体1转动。下肢支撑组件3设在机器人手臂2上，所述驱动组件用于驱动机器人手臂2旋转。使得通过所述驱动组件可以驱动机器人手臂2旋转，通过机器人手臂2的旋转可以带动下肢支撑组件3动作，从而能够带动患者的下肢进行康复训练。所述记录仪用于记录机器人手臂2的位置，所述记录仪适于在示教模式检测机器人手臂2的起始位置和终止位置。由此，使得在示教模式中，通过所述记录仪可以对机器人手臂2的起始位置和终止位置进行检测，这样可以准确地确定所述起始位置和所述终止位置，从而可以确保康复训练运动轨迹的准确性，提高康复训练效果。

另外，在康复训练的过程中还可避免重复设置所述起始位置和所述终止位置，从而能够节省时间。

根据本发明实施例的康复训练机器人100，通过所述驱动组件可以驱动器人手臂2旋转，通过机器人手臂2的旋转可以带动下肢支撑组件3动作，从而能够带动患者的下肢进行康复训练。另外，在示教模式中，通过所述记录仪可以对机器人手臂2的起始位置和终止位置进行检测，这样可以准确地确定所述起始位置和所述终止位置，从而可以确保康复训练运动轨迹的准确性，提高康复训练效果。

进一步地，结合图1和图2，机器人手臂2包括大臂21和小臂22，大臂21与机器人柜体1可转动地相连，小臂22与大臂21可转动地相连，所述驱动组件包括第一电机和第二电机。其中，所述第一电机适于驱动大臂21旋转，所述第二电机适于驱动小臂22旋转，且所述第一电机和所述第二电机均连接有第一编码器，所述第一编码器适于记录机器人手臂2(包括大臂21和小臂22)的位置。也就是说，所述第一电机上连接有第一编码器，所述第二电机上也连接有第一编码器，所述第一编码器适于记录机器人手臂2的位置。由此，通过所述第一编码器可以对机器人手臂2的位置进行准确记录，从而有助于控制康复训练轨迹的准确性，进而有利于提高康复训练效果。

进一步地，所述驱动组件还包括第三电机，所述第三电机用于驱动下肢支撑组件3运动，所述第三电机连接有第二编码器，所述第二编码器适于记录下肢支撑组件3的位置。由此，通过所述第二编码器可以对下肢支撑组件3的位置进行记录，使得下肢支撑组件3的位置可以结合不同患者的具体情况进行适应性调整，从而有利于提高患者在康复训练过程中的舒适性体验。

根据本发明实施例的康复训练机器人100还包括控制器。进一步地，所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件均与康复训练机器人100的所述控制器无线或有线连接以传递信号。由此，通过所述控制器可以实现对所述第一编码器、所述第二编码器以及所述驱动组件的有效控制，从而有利于控制康复训练过程的顺利进行。

参照图1，根据本发明的一些具体实施例，机器人柜体1上可以设有滑块11，滑块11沿上下方向移动，机器人手臂2设在滑块11上。由此，使得机器人手臂2可以随着滑块11的上下移动进行相应的动作，从而能够带动患者的下肢进一步进行康复训练。

参照图1和图2，在本发明的一些具体实施例中，下肢支撑组件3包括：脚固定器31、小腿支撑32以及连接件33。

具体而言，脚固定器31用于固定和支撑人体的脚，小腿支撑32与脚固定器31呈预定角度(例如60°至90°)，连接件33与机器人手臂2相连，连接件33的一端与脚固定器31相连，而且连接件33的另一端连接小腿支撑32。由此，通过下肢支撑组件3可以实现对患者下肢(例如脚、小腿等)的可靠支撑，从而能够更好地进行康复训练。

其中，在机器人手臂2处于静止状态时，脚固定器31与水平面可以呈30°到60°的夹角。这样可以提高患者的舒适性体验，从而能够更好地进行康复训练。具体地，脚固定器31与水平面之间所呈的夹角可以为30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°等。脚固定器31与水平面之间所呈的夹角可以根据实际需要适应性设置。

另外，脚固定器31与小腿支撑32之间可以呈预定角度，所述预定角度可以为60°、70°、80°、85°或90°等。所述预定角度可以根据实际需要适应性调整。

进一步地，如图1所示，下肢支撑组件3上设有压力感知模块34，压力感知模块34可以用于检测人体对机器人手臂2的推力。其中，压力感知模块34可以与所述控制器通信，使得所述控制器可以根据压力感知模块34检测到的人体对机器人手臂2的推力的不同，进一步控制机器人手臂2的动作，从而有助于提高康复训练的舒适性。

例如，可以在脚固定器31和小腿支撑32中的至少一个上设有压力感知模块34。也就是说，可以在脚固定器31上设有压力感知模块34，也可以是在小腿支撑32上设有压力感知模块34，还可以是在脚固定器31和小腿支撑32上均设有压力感知模块34。压力感知模块34的具体设置位置以及设置方式可以根据实际需要适应性设置。

下面结合附图描述根据本发明康复训练机器人100的一个具体实施例。

图1为康复训练机器人100的结构示意图，康复训练机器人100主要包括机器人柜体1、滑块11(例如机器人升降座)、机器人手臂2(包括大臂21和小臂22)、下肢支撑组件3(包括脚固定器31、小腿支撑32以及连接件33)等。

图2为患者进行康复训练时康复训练机器人100与患者的相对位置关系示意图，在康复训练过程中一般由治疗师将需要训练的一侧肢体放置并绑紧在下肢支撑组件3上。

图3为使用康复训练机器人的控制方法进行训练时的流程图。

下面结合图1至图3详细描述根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法的工作过程。

具体而言，根据本发明实施例的康复训练机器人100，主要包括机器人柜体1、滑块11(例如机器人升降座)、机器人手臂2(包括大臂21和小臂22)、下肢支撑组件3(包括脚固定器31、小腿支撑32以及连接件33)等。

使用康复训练机器人100进行训练时,预先在机器人手臂2的控制系统(例如所述控制器)中设置训练模式，如高抬腿运动，屈抱膝运动。设置完成后，进入示教模式，采用编码器(例如所述第一编码器)对机器人手臂2的位置进行准确记录，使机器人手臂2分别到达训练起始位置和终止位置。然后终止示教模式，进入训练状态。

具体地，通过所述驱动组件可以驱动所述机器人手臂转动，通过所述机器人手臂的转动可以带动所述下肢支撑组件进行动作，从而进一步带动患者的下肢进行康复训练。所述康复训练机器人的控制方法包括：接收示教模式选择信号后，在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的起始位置和终止位置。在机器人手臂在起始位置和终止位置之间移动过程中，记录适于人体训练的运行轨迹。这样可以减少重复设置起始位置和终止位置，从而可以减少重复劳动，有利于提高康复训练的自动化程度且可保证康复训练的运行轨迹的准确度，进而有助于提高康复训练效果。

在接收到训练模式信号后机器人手臂在所述起始位置和所述终止位置之间运行以进行康复训练。这样通过所述康复训练机器人的控制方法可以对适于人体训练的起始位置和终止位置进行记录(例如记忆和存储等)，使得在需要进行康复训练时可以在机器人手臂的带动下带动患者的下肢在所述起始位置和所述终止位置之间动作，从而有利于康复训练的有序进行。

根据本发明的一些具体实施例，所述康复训练机器人内预置了机器人手臂的运行轨迹(例如高抬腿运动的运行轨迹或屈抱膝运动的运行轨迹等)，所述机器人手臂始终沿所述运行轨迹运行。有利于避免对起始位置和终止位置的重复设置，从而有利于控制康复训练运行轨迹的精度以及准确性，进而有助于提高康复训练效果。至此完成根据本发明实施例的康复训练机器人的控制方法的工作过程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。