CN106166103A - 一种下肢康复训练机器人系统 - Google Patents
一种下肢康复训练机器人系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106166103A CN106166103A CN201610520190.9A CN201610520190A CN106166103A CN 106166103 A CN106166103 A CN 106166103A CN 201610520190 A CN201610520190 A CN 201610520190A CN 106166103 A CN106166103 A CN 106166103A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- brushless motor
- rehabilitation training
- signals
- bldc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 3
- MFRCZYUUKMFJQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione;1,3-dioxan-2-one Chemical group O=C1OCCCO1.O=C1COC(=O)CO1 MFRCZYUUKMFJQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
- A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
- A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/12—Driving means
- A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
- A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
- A61H2201/1642—Holding means therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
- A61H2205/10—Leg
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
一种下肢康复训练机器人系统，涉及一种康复训练系统，本发明由ARM微处理器（1）、BLDC无刷电机（2）、无刷电机驱动（3）、电源管理系统（4）、模拟量数字量采集系统（5）、全向轮底盘系统（6）、智能视觉处理系统（7）、人机交互界面（8）组成。系统中ARM微处理器接收底盘系统反馈信号、智能视觉处理系统信号以及人机交互界面信号、模拟量数字量采集信号等；本发明采用全方位移动结构使患者能在平面内实现任意方向行走及任意半径转弯，满足不同训练要求；采用托架结构满足患者支撑要求；轮子由无刷直流电机控制，能够按医生的康复训练处方跟踪设定的运动轨迹，又可以行器支撑患者身体并确保安全，又要使患者能在任意方向训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种康复训练系统，特别是涉及一种下肢康复训练机器人系统。
背景技术
随着经济发展和社会进步，我国人口结构经历了从年轻型向老年型的转变，人口总规模急剧膨胀，平均寿命不断提高，老龄化速度加快。到2011年，我国60岁以上人口达1.76亿，占总人口的比例已达13.26%，其中80岁以上人口达1992万，失能人口为960万，部分失能为1894万。根据专家预测，我国人口老龄化过程大体要经历两个阶段： 2020年60岁以上的老年人口将从增加到2.4亿，占总人口比例将达到16.6%，人口老龄化继续加速发展；到2050年，60岁以上的老年人口将上升到4亿，占总人口比例将达到26%左右。截至2009年10月，日本65岁以上老人占总人口比例为22.7%，意大利等欧洲国家，加拿大等美洲国家的老龄人口比重也不断增加。人口老龄化已成为全球急需解决的重要问题之一。本发明在此背景下研究如何通过技术手段恢复老龄人及下肢功能障碍患者的下肢功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种下肢康复训练机器人系统，采用全方位移动结构使患者能在平面内实现任意方向行走及任意半径转弯，满足不同训练要求；采用托架结构满足患者支撑要求；轮子由无刷直流电机控制，能够按医生的康复训练处方跟踪设定的运动轨迹，又可以行器支撑患者身体并确保安全，又要使患者能在任意方向训练。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种下肢康复训练机器人系统，所述系统包括ARM微处理器、BLDC无刷电机、无刷电机驱动、电源管理系统、模拟量数字量采集系统、全向轮底盘系统、智能视觉处理系统、人机交互界面；系统中ARM微处理器接收底盘系统反馈信号、智能视觉处理系统信号以及人机交互界面信号、模拟量数字量采集信号等，控制输出无刷电机驱动信号并且控制BLDC无刷电机运转，带动全向轮底盘；BLDC无刷电机，通过霍尔编码器向无刷电机驱动输出电机实时数据；无刷电机驱动通过与ARM微处理器通信驱动BLDC无刷电机，使得BLDC无刷电机可以按照要求工作；电源管理系统将锂电池的电量输出给机器人的ARM微处理器、BLDC无刷电机、无刷电机驱动、模拟量数字量采集系统、全向轮底盘系统、智能视觉处理系统等组成部位；模拟量数字量采集系统集成在ARM微处理器电路系统中，分别连无刷电机驱动、机器人全向轮底盘系统和智能视觉处理系统，采集并输出机器人所用的模拟量以及数字量；全向轮底盘系统，采用四轮全向轮独立悬挂设计，BLDC无刷电机通过联轴器连接；智能视觉处理系统，采用WINDOWS 7下的Visual Studio 2013配合OPENCV进行系统构建；人机交互界面，通过上位机或手持移动终端与机器人进行通信。
所述的一种下肢康复训练机器人系统，所述BLDC无刷电机为MAXON直流减速电机。
所述的一种下肢康复训练机器人系统，所述ARM微处理器接收人机交互界面发出的机器人控制指令、反馈以及模拟量数字量信号，按照预先设定的数学模型和控制算法完成指定的运的任务。
所述的一种下肢康复训练机器人系统，所述控制器根据预先设定的机器人参数，执行安全保护、运动提示任务，通过算法控制机器人平稳运行，实现使用下肢康复机器人。
本发明的优点与效果是：
1.本发明是通过下肢康复训练机器人，采用全方位移动结构使患者能在平面内实现任意方向行走及任意半径转弯，满足不同训练要求；采用托架结构满足患者支撑要求；轮子由无刷直流电机控制，能够按医生的康复训练处方跟踪设定的运动轨迹，又可以行器支撑患者身体并确保安全，又要使患者能在任意方向训练。
2.本发明采用全方位移动结构使患者能在平面内实现任意方向行走及任意半径转弯，满足不同训练要求；采用托架结构满足患者支撑要求；轮子由无刷直流电机控制，能够按医生的康复训练处方跟踪设定的运动轨迹，又可以行器支撑患者身体并确保安全，又要使患者能在任意方向训练。
附图说明
图1为本发明全方位移动下肢康复训练机器人系统示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种全方位移动下肢康复训练机器人装置，由ARM微处理器1、BLDC无刷电机2、无刷电机驱动3、电源管理系统4、模拟量数字量采集系统5、全向轮底盘系统6、智能视觉处理系统7、人机交互界面8组成。本发明是通过下肢康复训练机器人，采用全方位移动结构使患者能在平面内实现任意方向行走及任意半径转弯，满足不同训练要求；采用托架结构满足患者支撑要求；轮子由无刷直流电机控制，能够按医生的康复训练处方跟踪设定的运动轨迹，又可以行器支撑患者身体并确保安全，又要使患者能在任意方向训练。
本发明一种全方位移动下肢康复训练机器人装置是由ARM微处理器接收底盘系统反馈信号、智能视觉处理系统信号以及人机交互界面信号、模拟量数字量采集信号等，控制输出无刷电机驱动信号并且控制BLDC无刷电机运转，带动全向轮底盘。机器人控制器接收人机交互界面发出的机器人控制指令，按照预先设定的数学模型和控制算法完成指定的运的任务。控制器还可根据预先设定的机器人参数，执行安全保护、运动提示等任务，使患者能够更加安心、愉快地进行下肢康复训练。
综上所述，本发明所提供的一种全方位移动下肢康复训练机器人装置是简易可行的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种下肢康复训练机器人系统，其特征在于，所述系统包括ARM微处理器（1）、BLDC无刷电机（2）、无刷电机驱动（3）、电源管理系统（4）、模拟量数字量采集系统（5）、全向轮底盘系统（6）、智能视觉处理系统（7）、人机交互界面（8）；系统中ARM微处理器接收底盘系统反馈信号、智能视觉处理系统信号以及人机交互界面信号、模拟量数字量采集信号等，控制输出无刷电机驱动信号并且控制BLDC无刷电机运转，带动全向轮底盘；BLDC无刷电机，通过霍尔编码器向无刷电机驱动输出电机实时数据；无刷电机驱动通过与ARM微处理器通信驱动BLDC无刷电机，使得BLDC无刷电机可以按照要求工作；电源管理系统将锂电池的电量输出给机器人的ARM微处理器、BLDC无刷电机、无刷电机驱动、模拟量数字量采集系统、全向轮底盘系统、智能视觉处理系统等组成部位；模拟量数字量采集系统集成在ARM微处理器电路系统中，分别连无刷电机驱动、机器人全向轮底盘系统和智能视觉处理系统，采集并输出机器人所用的模拟量以及数字量；全向轮底盘系统，采用四轮全向轮独立悬挂设计，BLDC无刷电机通过联轴器连接；智能视觉处理系统，采用WINDOWS 7下的Visual Studio 2013配合OPENCV进行系统构建；人机交互界面，通过上位机或手持移动终端与机器人进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人系统，其特征在于，所述BLDC无刷电机为MAXON直流减速电机。
3.根据权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人系统，其特征在于，所述ARM微处理器接收人机交互界面发出的机器人控制指令、反馈以及模拟量数字量信号，按照预先设定的数学模型和控制算法完成指定的运的任务。
4.根据权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人系统，其特征在于，所述控制器根据预先设定的机器人参数，执行安全保护、运动提示任务，通过算法控制机器人平稳运行，实现使用下肢康复机器人。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610520190.9A CN106166103A (zh) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 一种下肢康复训练机器人系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610520190.9A CN106166103A (zh) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 一种下肢康复训练机器人系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106166103A true CN106166103A (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=58065810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610520190.9A Pending CN106166103A (zh) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 一种下肢康复训练机器人系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106166103A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011050557A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Kochi Univ Of Technology | 歩行訓練機 |
| CN102512307A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 清华大学 | 一种多位姿下肢康复训练机器人 |
| CN103892989A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-02 | 崔建忠 | 下肢康复训练机器人及其训练方法 |
| CN104666054A (zh) * | 2014-11-08 | 2015-06-03 | 沈阳工业大学 | 带有力反馈的全方位移动悬吊式辅助康复机器人 |
-
2016
- 2016-07-05 CN CN201610520190.9A patent/CN106166103A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011050557A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Kochi Univ Of Technology | 歩行訓練機 |
| CN102512307A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 清华大学 | 一种多位姿下肢康复训练机器人 |
| CN103892989A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-02 | 崔建忠 | 下肢康复训练机器人及其训练方法 |
| CN104666054A (zh) * | 2014-11-08 | 2015-06-03 | 沈阳工业大学 | 带有力反馈的全方位移动悬吊式辅助康复机器人 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姜莹: "全方位移动下肢康复机器人的运动控制方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104317196B (zh) | 一种基于虚拟现实的上肢康复训练机器人控制方法 | |
| CN101862256B (zh) | 车载移动式助走外骨骼康复机器人 | |
| CN104889996B (zh) | 一种替身机器人的替身实现方法 | |
| CN105919774A (zh) | 一种并联柔索驱动上肢康复机器人及其实施方法 | |
| CN101810533A (zh) | 助行外骨骼康复机器人 | |
| CN103006416A (zh) | 机械式下肢康复机器人助行装置 | |
| CN105030479A (zh) | 一种基于三自由度并联机构的脚踝康复机器人 | |
| CN104352336A (zh) | 膝关节保护恢复装置 | |
| CN111067760A (zh) | 一种基于全向移动平台的上肢康复训练机器人 | |
| CN114083518A (zh) | 基于轻量化双向驱动助力的膝部柔性外骨骼装置及外骨骼 | |
| CN107901052A (zh) | 一种送水机器人 | |
| CN104492066B (zh) | 任务导向式主动训练控制方法 | |
| CN106726199B (zh) | 一种助老助残机器人 | |
| CN109350464B (zh) | 一种防跌倒全方向行走能力康复装置及其工作方法 | |
| CN202128568U (zh) | 双信号源控制的人体假手 | |
| CN201577398U (zh) | 一种脊髓损伤大鼠用步行训练装置 | |
| CN106166103A (zh) | 一种下肢康复训练机器人系统 | |
| CN103417355B (zh) | 穿戴式外骨骼手功能康复训练器 | |
| CN113940855A (zh) | 外骨骼装置控制方法及外骨骼装置 | |
| CN205434285U (zh) | 一种神经外科下肢神经康复训练装置 | |
| CN104622667A (zh) | 肘关节康复器 | |
| CN103877654A (zh) | 一种智能型辅助呼吸系统 | |
| CN104636583A (zh) | 一种用于医疗机器人的专家控制系统及其实现方法 | |
| CN208926848U (zh) | 符合人体仿生学设计的外骨骼机器人的上肢结构组件 | |
| CN202554295U (zh) | 一种全自动轮椅 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161130 |