CN111419644A - 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质，获取施加在康复机器人的第一外力；获取康复机器人的伺服电机的反馈信号；根据反馈信号，基于康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到康复机器人所受第一外力的大小和方向；根据第一外力的大小和方向，对康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动康复机器人随第一外力进行运动，得到康复机器人的运动轨迹参数；以及得到康复对象的基础活动边界参数；康复机器人根据轨迹参数重复多次运动，以通过康复机器人驱动康复对象重复多次运动；其中，基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，过渡活动边界参数补偿轨迹参数。

Description

康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质
技术领域
本发明涉及机器人辅助康复系统和方法领域，特别涉及一种康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质。
背景技术
运动康复治疗是改善因脑卒中、脊髓损伤、脑外伤等原因造成的康复对象肢体运动功能障碍的有效手段。现有的康复设备主要侧重于被动训练，训练模式单一、运动轨迹有限。而智能康复类机器人产品，虽然通过增加传感器等方式实现力矩等闭环控制，可实现主动康复训练，但仅仅是工业技术的简单应用；一方面，人体肢体相关参数仅通过简单的估算进行输入，不能对不同人体肢体相关的参数进行修正；另一方面，仅设置了力矩、速度、位置等的极限保护阈值，缺少针对人体肢体关节等的系统性的安全保护方法，以上现状造成在康复训练过程中的舒适性和安全性均较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质，以解决现有的康复机器人舒适性和安全性较低的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种康复机器人的操作方法，其包括：
获取施加在所述康复机器人的第一外力；
获取所述康复机器人的伺服电机的反馈信号；
根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；
根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，得到所述康复机器人运动的轨迹参数，以及得到康复对象的基础活动边界参数；
所述康复机器人根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动；
其中，在所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动的过程中，所述基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数。
可选的，所述伺服电机的反馈信号包括：所述伺服电机的电流信号、位置信号和速度信号中的至少一种。
可选的，所述康复机器人的操作方法还包括：
基于所述康复对象的属性参数，在预设的数据库中查找相适配的参数分档，针对所述参数分档中的至少一项特征参数，计算得到每项特征参数的平均值作为附加参数；
所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述附加参数。
可选的，所述康复机器人的操作方法还包括：
通过所述康复机器人的运动，获得所述康复对象的特征参数；
所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述特征参数。
可选的，在获得所述康复对象的特征参数后，将所述特征参数补充入所述数据库之相适配的参数分档中。
可选的，所述附加参数的获取过程包括：
在所述数据库对应的参数分档中检索与所述康复对象的属性参数的偏差值在预定范围内的多个个体的至少一项特征参数，计算得到每项所述特征参数的平均值，作为所述附加参数。
可选的，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为被动模式，所述被动模式被配置为：使所述康复机器人忽略所受到的来自康复对象的第二外力，并通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数运动。
可选的，所述预设的条件包括：
根据所述康复对象的属性参数或特征参数得到所述康复对象的预期活动边界参数；所述过渡活动边界参数不大于所述预期活动边界参数。
可选的，所述过渡活动边界参数满足：
Figure 372938DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 85679DEST_PATH_IMAGE002
为所述预期活动边界参数，
Figure 543861DEST_PATH_IMAGE003
为所述基础活动边界参数，
Figure 974843DEST_PATH_IMAGE004
为所述过渡 活动边界参数，n为自
Figure 72112DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 639359DEST_PATH_IMAGE002
的次数，i为自然数且不大于n。
可选的，自
Figure 531092DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 449369DEST_PATH_IMAGE002
的过程中，i的取值根据所述康复机器人所受的力和力 矩确定。
可选的，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为助力模式，所述助力模式被配置为：当所述康复机器人所受到的来自康复对象的第二外力的大小达到设定阈值区间的下限，且所述第二外力的方向在设定角度范围内时，通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数完成一次运动，并返回初始状态；当所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小小于所述设定阈值区间的下限，或所述第二外力的方向在设定角度范围外时，使所述康复机器人忽略所受到的来自所述康复对象的第二外力而维持静止状态。
可选的，所述康复机器人运动的速度被设定为与所述第二外力的大小成正相关关系。
可选的，所述助力模式还被配置为，当所述康复机器人受到的所述第二外力的大小达到所述设定阈值区间的上限时，通过所述伺服电机驱动所述康复机器人以设定的上限速度运动。
可选的，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为主动模式，所述主动模式被配置为：使所述康复机器人在来自康复对象的第二外力的驱动下，根据所述轨迹参数运动，其中所述伺服电机为所述康复机器人的运动提供阻力。
可选的，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数的步骤包括：
基于所述过渡活动边界参数，为所述轨迹参数设置偏移量；
所述康复机器人根据所述轨迹参数在所述偏移量的范围内运动。
可选的，根据所述伺服电机的反馈信号，并基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小和方向。
可选的，所述康复机器人的操作方法还包括：
记录所述康复机器人运动过程中，所述康复机器人的关节信息；
根据所述关节信息，计算得到康复对象的关节运动信息以及来自康复对象的第二外力与所述轨迹参数相对应的函数曲线。
为解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上所述的康复机器人的操作方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，还提供了一种康复机器人，其包括处理器和至少一个伺服电机，所述伺服电机用于提供反馈信号，所述处理器被配置为用于执行：
获取施加在所述康复机器人的第一外力；
获取所述伺服电机的反馈信号；
根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；
根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，并得到所述康复机器人运动的轨迹参数；
根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动一康复对象重复多次运动。
可选的，所述伺服电机用于反馈电流信号、位置信号和速度信号中的至少一者。
可选的，所述康复机器人包括被动模式、助力模式和主动模式，所述处理器被配置为根据设置执行所述被动模式、助力模式和主动模式中的一种。
可选的，所述康复机器人还包括脚轮、锁定踏板、机箱、基座、大臂、小臂和固定夹板，所述伺服电机至少设置于所述基座、所述大臂和所述小臂上。
综上所述，在本发明提供的康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质中，所述康复机器人的操作方法包括：获取施加在所述康复机器人的第一外力；获取所述康复机器人的伺服电机的反馈信号；根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，得到所述康复机器人运动的轨迹参数；以及得到康复对象的基础活动边界参数；所述康复机器人根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动；其中，在所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动的过程中，所述基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数。
如此配置，一方面操作者通过拖动操作，即可获得康复机器人用于对康复对象实施康复训练的运动轨迹参数，操作简便，灵活性高；另一方面，操作者通过拖动操作可以获得康复对象的基础活动边界参数，提高轨迹参数所依据的数据的准确性，确保康复训练的舒适和安全；再一方面，利用基础活动边界参数对运动轨迹进行一定限制，并根据康复对象的恢复情况逐渐放开形成过渡活动边界参数并对轨迹参数进行补偿，可针对不同康复阶段形成可变的安全保护空间，从而确保安全。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明一实施例提供的康复机器人的使用状态的示意图；
图2是本发明一实施例提供的康复机器人的示意图；
图3是本发明一实施例提供的康复机器人的训练流程的示意图；
图4a是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的主视方向的示意图；
图4b是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的俯视方向的示意图；
图4c是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的立体示意图；
图5是本发明一实施例提供的康复机器人的助力模式或主动模式下的基础活动边界参数扩大的示意图。
附图中：
01-康复机器人；02-康复对象；03-病床；Ω0-预期活动边界；Ω1-基础活动边界；Ω2-过渡活动边界；
1-脚轮；2-机箱；3-锁定踏板；4-基座；5-触摸屏；7-大臂；8-小臂；9-脚部夹板；10-小腿夹板。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近康复对象靠近病灶的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，除非内容另外明确指出外。
本发明的核心思想在于提供一种康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质，以解决现有的康复机器人轨迹控制复杂、训练模式单一等问题。
以下参考附图进行描述。
请参考图1至图5，其中，图1是本发明一实施例提供的康复机器人的使用状态的示意图，图2是本发明一实施例提供的康复机器人的示意图，图3是本发明一实施例提供的康复机器人的训练流程的示意图，图4a是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的主视方向的示意图，图4b是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的俯视方向的示意图，图4c是本发明一实施例提供的康复机器人的基础活动边界、过渡活动边界和预期活动边界的立体示意图，图5是本发明一实施例提供的康复机器人的助力模式或主动模式下的基础活动边界参数扩大的示意图。
本发明一实施例提供一种康复机器人01，其用于对一康复对象02实施康复训练。在一个示范性的示例中，以对一康复对象的下肢进行康复训练作为示例进行说明，应当理解，本实施例提供的康复机器人不局限于应用于康复对象的下肢，也可应用于包括如上肢、颈部、腰部、手指局部等各个部位。如图1和图2所示，所述康复机器人01包括：脚轮1、机箱2、锁定踏板3、基座4、大臂7及小臂8等部件。机箱2内部安装有处理器等电子器件，实现整个设备的控制；锁定踏板3安装在机箱2上，可实现四个脚轮1的一脚锁定，保证设备运行时的稳定；基座4用于调节设备整体高度，以适应病床03的高度；大臂7一端安装在基座4上面；小臂8一端安装在大臂7另外一端；脚部夹板9和小腿夹板10均安装在小臂8的另外一端，用来固定康复对象的脚和小腿。使用中，康复对象可以平躺于病床03上或者坐在座椅上，将患侧下肢固定于康复机器人01上。基座4、大臂7与基座4连接处、大臂7与小臂8连接处、小臂8与脚部夹板9连接处、小臂8与小腿夹板10连接处，均为可转动关节，至少一个关节设置有伺服电机，所述伺服电机能够反馈电流信号、位置信号和速度信号中的至少一种。优选的，这些关节均具有主动旋转自由度，通过伺服电机驱动；伺服电机上安装有绝对值编码器，可记录电机的旋转位置、速度、加速度等运动信息；伺服电机的伺服驱动器可实现力矩控制和位置控制。所述伺服电机至少设置于所述基座4、大臂7和小臂8上，伺服电机的数量优选为5个。可选的，康复机器人还包括触摸屏5，操作者可通过触摸屏5输入运动轨迹参数，以及通过触摸屏5显示运动轨迹参数等内容。
根据上述康复机器人，本发明一实施例提供一种康复机器人的操作方法，其包括：
步骤S1：获取施加在所述康复机器人的第一外力；
步骤S2：获取所述康复机器人的伺服电机的反馈信号；
步骤S3：根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；
步骤S4：根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，得到所述康复机器人运动的轨迹参数；以及得到康复对象的基础活动边界参数；
步骤S5：所述康复机器人根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动；
其中，在所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动的过程中，所述基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数。
优选的，在康复机器人中，所述处理器被配置为用于执行如上所述的步骤S1~步骤S5。
由于通过输入设定轨迹参数的方式一方面较为复杂，另一方面并不直观，所以预设定的轨迹参数常与康复对象的匹配性较差。而本实施例中，操作者可以通过拖动控制康复机器人，对康复机器人（主要是其末端，如脚部夹板9或小腿夹板10等）施加第一外力，此时康复机器人的伺服电机处于力矩模式，其可以反馈第一外力作用下的反馈信号。进而康复机器人通过控制算法补偿了机械臂（包括大臂7、小臂8、脚部夹板9和小腿夹板10等）的自重、关节部分的摩擦力、以及康复对象的重量（如腿部重量等）；当第一外力作用在康复机器人的机械臂上时，各关节部位的伺服电机能够反馈信号变化。可选的，反馈信号包括所述伺服电机的电流信号、位置信号和速度信号中的至少一种，这些反馈信号均可以由伺服电机自身提供，而无需增加外部传感采集器件。当然在其它的一些实施例中，反馈信号也可以全部或部分由外部的传感采集器件采集并提供。进一步的，根据所述反馈信号，基于机械臂传递函数解算出第一外力的大小和方向，并驱动机械臂按第一外力方向运动。由此，操作者能够轻松地拖动康复机器人的末端（如脚部夹板9或小腿夹板10等），机械臂即按照操作者拖动的轨迹运动，并记录该轨迹参数；拖动完成后，机械臂回到初始位置。进一步的，通过复现刚刚的记录的轨迹，以实现对康复对象的康复治疗。该拖动控制的方法可定制多种康复运动曲线，操作简便，灵活性高，且在定制运动轨迹时是可视化的，非常直观。
发明人发现，现有的康复训练设备在康复治疗前均需要确定人体的特征参数，如通过软件输入肢体的尺寸、质量等参数，以确保设备运动的轨迹与人体肢体运动轨迹相重合或存在较小的偏差，保证康复训练的舒适性。但人体差异性较大，且无法通过直观的测量得到准确的特征参数，如仅根据康复对象的身高性别等属性参数进行简单分档，无法确保康复过程中的舒适性和安全性。需理解，这里的属性参数主要包括康复对象的性别、年龄、身高、体重等已知的或者通过简单测量可知的参数。
基于此，可选的，所述康复机器人的操作方法还包括：基于所述康复对象的属性参数，在预设的数据库中查找相适配的参数分档，将所述参数分档中的至少一项特征参数，计算得到每项特征参数的平均值作为附加参数；所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述附加参数。更优选的，所述附加参数的获取过程包括：在所述数据库对应的参数分档中检索得到与所述康复对象的属性参数的偏差值在预定范围内的多个个体的至少一项特征参数，计算得到每项所述特征参数的平均值，作为所述附加参数。这里的特征参数包括上述的属性参数，还包括大腿长、小腿长等人体肢体的尺寸参数以及大腿重量、小腿重量、大腿质心和小腿质心等不易直接通过测量获得的参数。
具体的，预设建立一人体的肢体参数的数据库，其中包括性别、年龄、身高、小腿长、大腿长、体重、小腿重以及大腿重等特征参数。在一个示范例中，所述数据库根据性别不同，按照年龄每10岁设置一个参数分档。每个参数分档中设置多项一级特征参数，如包括身高、大腿长、小腿长等人体肢体的尺寸参数；再在每项一级特征参数表格下设置二级特征参数，二级特征参数主要为人体肢体的惯性参数，如包括体重、大腿重量、小腿重量、大腿质心和小腿质心等特征参数。为确保数据的准确性，应保证合适的统计基数。在进行康复训练前，可输入康复对象的性别、年龄、身高、体重等已知的或者通过简单测量可知的属性参数，在数据库中与该康复对象相对应的参数分档中检索出身高偏差正负2cm的所有个体的一级特征参数的数据进行平均尺寸参数的计算，以及体重偏差正负2kg的所有个体的二级特征参数的数据进行平均惯性参数的计算；以计算出的尺寸参数和惯性参数的平均值作为康复对象的附加参数纳入康复机器人的运动学和动力学模型中。若已知康复对象具体的特征参数（包括属性参数、尺寸参数和惯性参数），则可以通过自定义将这些特征参数补入到数据库中。若康复对象的特征参数已储存在数据库中，则可以直接进行调用。
可选的，所述康复机器人的操作方法还包括：通过所述康复机器人的运动，获得所述康复对象的特征参数；所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述特征参数。除了利用数据库查询获得附加参数之外，还可以通过康复机器人直接对康复对象进行特征参数的辨识。在一些实施例中，通过康复机器人带动康复对象运动，来获得所述康复对象的特征参数。这些获得的特征参数可以直接用于参与到康复机器人的运动学和动力学模型的计算中，来得到轨迹参数；这些获得的特征参数也可以补充入数据库中，用于修正通过在数据库中检索和求平均获得的附加参数。通过康复机器人的运动获得康复对象的特征参数的方式，可以应对于数据库建立初期、数据量不够充分的情况，或者康复对象的体格超出正常范围（例如严重肥胖）的情况，由于在这些情况下，通过数据库检索和求平均获得的附加参数应用于运动学和动力学模型中时，康复机器人驱动康复对象所作的运动可能使康复对象产生不适甚至导致损伤，通过康复机器人运动获取特征参数可确保康复训练的安全性和舒适性。进一步的，在获得所述康复对象的特征参数后，可以将所述特征参数补充入所述数据库之相适配的参数分档中，以补充和扩大数据库的数据量，进一步提高数据的准确性。
在一个示范例中，康复机器人工作在力矩模式下，首先康复对象的下肢处于伸直状态，由操作者拖动下肢进行矢状面内屈伸，此时下肢作以髋关节为圆心的圆弧运动。康复机器人的末端跟随人体下肢进行圆弧运动，因此整个下肢的长度即为圆弧的半径长R0。然后保持下肢髋关节不动，操作者带动膝关节转动，此时康复机器人的末端跟随脚部以膝关节为圆心的圆弧运动，其小腿长度即为圆弧半径R1。大腿长度R2=R0-R1。
在另一个示范例中，康复机器人工作在位置模式下，首先康复对象的下肢处于伸直状态，静态状态下康复机器人的末端可以解算出所受力F1的大小；进而，康复机器人以某个恒定的加速度运动时，康复机器人的末端可解算出所受力F2的大小；根据F1和F2可解算出下肢的质量大小和质心位置等。同样的，只允许小腿被动运动时，可以解算出小腿的质量大小和质心位置；然后再解算出大腿的质量大小和质心位置。
基于上述示范例可以知道，通过所述康复机器人的运动，可以获得所述康复对象的特征参数。这部分包括尺寸参数和惯性参数的特征参数，能提高康复机器人在进行轨迹参数设定时的针对性，确保康复训练的舒适和安全。进一步的，在对大量的康复对象进行康复训练后，数据库的数据可以得到大量的补充。由此可以对数据库内的数据进行统计分析，并将个性化差异较大的数据进行标识，在进行个人数据匹配时屏蔽该类数据，以进一步提高可靠性。
优选的，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为被动模式、助力模式和主动模式中的一种。所述被动模式被配置为，使所述康复机器人忽略所受到的来自康复对象的第二外力，并通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数运动。所述助力模式被配置为，当所述康复机器人所受到的来自康复对象的第二外力的大小达到设定阈值区间的下限，且所述第二外力的方向在设定角度范围内时，通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数完成一次运动，并返回初始状态；当所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小小于所述设定阈值区间的下限，或所述第二外力的方向在设定角度范围外时，所述康复机器人忽略所受到的来自所述康复对象的第二外力而维持静止状态。所述主动模式被配置为，使所述康复机器人在来自康复对象的第二外力的驱动下，根据所述轨迹参数运动，其中所述伺服电机为所述康复机器人的运动提供阻力。相对应的，所述康复机器人包括被动模式、助力模式和主动模式，所述处理器被配置为根据设置执行所述被动模式、助力模式和主动模式中的一种。
发明人发现，现有康复训练设备，主要考虑正常关节活动范围的安全角度边界，并通过限制速度和力矩上限来保障训练安全。但对于需要进行康复治疗的康复对象，其各个关节活动范围小于正常值，需要对安全的活动范围进行评定。另外，在助力和主动模式中，康复对象很难同时控制出力的大小和方向，需要对运动轨迹进行一定限制，并逐渐放开。因此，针对康复对象的不同康复阶段需要设置可变的安全保护空间，并根据康复对象的恢复情况进行逐步扩大，以确保安全。
可选的，请参考图4a~图4c，在被动模式中，可由操作者拖动康复对象的下肢，进行 活动度的测量，以得到康复对象的基础活动边界参数
Figure 881488DEST_PATH_IMAGE003
。基础活动边界参数
Figure 568821DEST_PATH_IMAGE003
按预设的 条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数
Figure 162613DEST_PATH_IMAGE004
，以补偿所述轨迹参数。优选的，所述预设的条 件包括，根据所述康复对象的属性参数或特征参数得到所述康复对象的预期活动边界参数
Figure 568187DEST_PATH_IMAGE002
；所述过渡活动边界参数
Figure 272838DEST_PATH_IMAGE004
不大于所述预期活动边界参数
Figure 814677DEST_PATH_IMAGE002
。这里，预期活动边界 参数
Figure 48213DEST_PATH_IMAGE002
可以理解为，康复对象下肢各关节在正常状态下的活动度区间所对应的边界参 数。可以理解的，Ω1∈Ω0，且Ω2=Ω0-Ω1。随着康复的进行，基础活动边界参数
Figure 675503DEST_PATH_IMAGE003
逐渐 扩大，形成过渡活动边界参数
Figure 918266DEST_PATH_IMAGE004
，并逐步恢复到预期活动边界参数
Figure 141760DEST_PATH_IMAGE002
。
优选的，可采用线性过渡的方法，所述过渡活动边界参数满足：
Figure 546197DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 660783DEST_PATH_IMAGE002
为所述预期活动边界参数，
Figure 441658DEST_PATH_IMAGE003
为所述基础活动边界参数，
Figure 958090DEST_PATH_IMAGE004
为所述过渡 活动边界参数，n为自
Figure 64586DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 666468DEST_PATH_IMAGE002
的次数，具体可根据康复对象的情况进行设置，n越大 训练过渡得越平缓，i为自然数且不大于n。通过设置以上的渐增的运动安全区间可以更加 安全地保护康复对象，并逐步调高康复对象的关节活动度。更优选的，自
Figure 516613DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 887551DEST_PATH_IMAGE002
的 过程中，i的取值根据所述康复机器人所受的力和力矩确定。具体的，通过康复机器人的关 节上的伺服电机所反馈的信号，可以计算出康复机器人末端所受到的力和力矩的大小。其 中，i的取值应保证的康复机器人末端所受到的力和力矩大小在康复训练当前阶段所允许 的安全阈值范围内，该安全阈值是根据正常肢体各关节力矩值的大小以及人体肢体重量进 行计算，康复机器人则根据当前位姿调整其末端。具体而言，当i=0时，康复对象处于Ω1，在 康复对象训练一定周期后，例如5个周期后，i便取值+1，康复对象逐步向Ω0过渡；当i增加 后，在康复训练过程中，若康复机器人检测到其末端受到的力和力矩大于安全阈值，则停止 带动康复对象向该方向运动；当进一步训练一定周期后，如果康复机器人检测到其受到的 力和力矩在安全阈值内，则i再进一步进行加1操作，并继续对康复对象的运动训练。
发明人发现，在助力模式或主动模式中的初步阶段，康复对象很难同时控制下肢出力的大小和方向，因此较难控制康复机器人的运动轨迹，康复过程存在一定危险性，需要对该状态进行安全保护。由此，在所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数的过程中，基于所述过渡活动边界参数，为所述轨迹参数设置偏移量δ；所述康复机器人根据所述轨迹参数在所述偏移量δ的范围内运动。
请参考图5，在助力模式或主动模式下，可先获取或设定轨迹参数（如前述操作者 通过拖动的方式获取），并以该轨迹参数为基准，对其设置偏移量δ。可以理解的，在助力模 式或主动模式下，基础活动边界参数
Figure 899370DEST_PATH_IMAGE003
应理解为康复对象跟随轨迹参数运动的示范范 围。在助力模式或主动模式中进行康复训练的初始阶段，该偏移量δ可以设置为0，康复对象 只能根据轨迹参数所表达的运动轨迹训练输出力的大小，而不能控制力的方向；在康复对 象训练一定周期后，该偏移量δ可以设置为较小的非0值，以训练康复对象控制出力的方向， 优选还可以输出图像或声音的信息，帮助康复对象进行纠正；在康复对象恢复较好后，可以 完全放开该偏移量δ，康复对象可以较准确的控制输出力的大小和方向。可以理解的，在助 力模式或主动模式下，偏移量δ的设置边界即形成了过渡活动边界参数。另外需要说明的， 以上的偏移量δ都是在康复对象可以正常运动的最大空间范围之内的，并设置了速度和力 矩边界值进行保护。如此设置，可以根据康复对象的能力和恢复情况进行适应性地保护，可 以保证训练过程的安全性和舒适性，提高训练的效率。
进一步的，在助力模式中，所述康复机器人运动的速度被设定为与所述第二外力的大小成正相关关系；更进一步的，所述助力模式还被配置为，当所述康复机器人受到的所述第二外力的大小达到所述设定阈值区间的上限时，所述康复机器人以设定的上限速度运动。在助力模式中，康复对象施加的第二外力的大小不稳定，康复机器人运动的速度跟随第二外力的大小而变化，以取得较好的效果。特别的，当第二外力的大小达到所述设定阈值区间的上限时，康复机器人应设定一上限速度，避免康复对象的移动超过治疗所需的速度而导致损伤。
本实施例提供的康复机器人的操作方法优选为一渐进式的康复治疗，以下以一下肢为康复对象进行示范性地说明。被动模式的训练指患侧下肢按照前述拖动操作获得的轨迹参数进行被动康复运动，无需康复对象用力，主要适用于早期治疗阶段。当康复对象恢复到一定程度时，可以进行助力模式的训练。在助力模式下，患侧下肢按照预定轨迹参数的路径运动，当康复对象下肢用力的大小和方向触发某一阈值区间时（即第二外力的大小和方向达到设定阈值区间的下限时），机械臂将带动患侧下肢完成该路径的全部或部分运动，最终完成整个康复动作，帮助康复对象初步参与到主动康复训练中，逐渐恢复用力功能。在主动模式下，康复对象下肢主动带动机械臂按照预定轨迹参数的路径运动，在训练过程中还可以逐步增加运动方向的阻力大小，增强康复对象恢复的力度。
优选的，根据所述康复机器人的伺服电机的反馈信号，并基于所述康复机器人的运动学和动力学模型计算得到所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小和方向。较佳的，以上康复训练均通过采集伺服电机的电流、位置或速度等信息，解算出患侧下肢是否用力，可不增加额外的传感采集器件，系统简单，成本较低。
进一步的，所述康复机器人的操作方法还包括：记录所述康复机器人运动的过程中，所述康复机器人的关节信息；根据所述关节信息，计算得到康复对象的关节运动信息以及来自康复对象的第二外力与所述轨迹参数相对应的函数曲线。康复对象的关节运动信息如包括康复对象的人体关节的位置、运动角度、速度或力矩等信息；康复机器人的关节信息如包括康复机器人的关节的位置、速度或力矩信息等，根据这些关节信息，可以转换计算出康复对象用力与轨迹参数相对应的函数曲线，该函数曲线可用于对康复对象本次训练的评价。当经过大量的训练后，形成大量的数据可以分析查看康复对象在整个康复治疗过程中的康复情况，同时这些大量的数据还可以为后续的治疗方案提供依据。
以下结合图3，示范性地说明本实施例提供的康复机器人的训练流程。
1．将康复机器人放置到需要治疗的下肢一侧，启动康复机器人；
2．若康复对象是初次治疗，则需要创建康复对象相关信息，如姓名、性别、患侧下肢、身高、腿长、体重等；若康复对象不是初次治疗，则直接识别康复对象信息，可通过扫描康复对象手臂上的治疗环、人脸识别等方法等等；
3．对康复机器人进行初始化；设置需要治疗的下肢方位，如左侧/右侧，并调整好夹板姿态；将设备高度和夹板位置调整到合适位置，将治疗下肢固定到夹板上；
4．设置治疗程序，主要是指定义康复运动的轨迹参数和选择康复训练的模式；如果是选择以往的方案进行治疗，则直接调用已有程序进行康复治疗；
5．运动参数设置，指定义康复运动的轨迹参数，包括机械臂的运动路径、速度、治疗周期等等；运动轨迹的定义，可以通过拖动来控制；可以进行单一轨迹的治疗，也可以组合多种轨迹进行治疗；
6．训练模式的选择，指选择被动、助力或主动三种训练模式之一；
7．所有设置完毕后，进行程序确认，便开始康复治疗；
8．一个动作周期的治疗程序运行结束后，机器人会回复到初始的运动位置，优选的，此时医生可以确认是否结束此次治疗，还是进入另外一个运动治疗环节；
9．每次治疗结束后，设备会记录此次的运动数据，并给出训练评估；
10．结束治疗后，将康复对象从夹板上脱离下来；并通过程序控制康复机器人完全收拢，关闭康复机器人。
为解决本发明的技术问题，本实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上所述的康复机器人的操作方法。实际中，可将上述程序整合入一硬件装置，如将该程序整合入康复机器人中。
综上所述，在本发明提供的康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质中，所述康复机器人的操作方法包括：获取施加在所述康复机器人的第一外力；获取所述康复机器人的伺服电机的反馈信号；根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，得到所述康复机器人运动的轨迹参数；以及得到康复对象的基础活动边界参数；所述康复机器人根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动；其中，在所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动的过程中，所述基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数。
如此配置，一方面操作者通过拖动操作，即可获得康复机器人用于对康复对象实施康复训练的运动轨迹参数，操作简便，灵活性高；另一方面，操作者通过拖动操作可以获得康复对象的基础活动边界参数，提高轨迹参数所依据的数据的准确性，确保康复训练的舒适和安全；再一方面，利用基础活动边界参数对运动轨迹进行一定限制，并根据康复对象的恢复情况逐渐放开形成过渡活动边界参数并对轨迹参数进行补偿，可针对不同康复阶段形成可变的安全保护空间，从而确保安全。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (22)

1.一种康复机器人的操作方法，其特征在于，包括：
获取施加在所述康复机器人的第一外力；
获取所述康复机器人的伺服电机的反馈信号；
根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；
根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，得到所述康复机器人运动的轨迹参数，以及得到康复对象的基础活动边界参数；
所述康复机器人根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动；
其中，在所述康复机器人驱动所述康复对象重复多次运动的过程中，所述基础活动边界参数按预设的条件逐渐扩大，形成过渡活动边界参数，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数。
2.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述伺服电机的反馈信号包括：所述伺服电机的电流信号、位置信号和速度信号中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法还包括：
基于所述康复对象的属性参数，在预设的数据库中查找相适配的参数分档，针对所述参数分档中的至少一项特征参数，计算得到每项特征参数的平均值作为附加参数；
所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述附加参数。
4.根据权利要求3所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法还包括：
通过所述康复机器人的运动，获得所述康复对象的特征参数；
所述康复机器人的运动学和动力学模型还包括所述特征参数。
5.根据权利要求4所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，在获得所述康复对象的特征参数后，将所述特征参数补充入所述数据库之相适配的参数分档中。
6.根据权利要求3所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述附加参数的获取过程包括：
在所述数据库对应的参数分档中检索与所述康复对象的属性参数的偏差值在预定范围内的多个个体的至少一项特征参数，计算得到每项所述特征参数的平均值，作为所述附加参数。
7.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为被动模式，所述被动模式被配置为：使所述康复机器人忽略所受到的来自康复对象的第二外力，并通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数运动。
8.根据权利要求7所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述预设的条件包括：
根据所述康复对象的属性参数或特征参数得到所述康复对象的预期活动边界参数；所述过渡活动边界参数不大于所述预期活动边界参数。
9.根据权利要求8所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述过渡活动边界参数满足：
Figure 835091DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 223347DEST_PATH_IMAGE002
为所述预期活动边界参数，
Figure 448792DEST_PATH_IMAGE003
为所述基础活动边界参数，
Figure 634441DEST_PATH_IMAGE004
为所述过渡活 动边界参数，n为自
Figure 945337DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 871704DEST_PATH_IMAGE002
的次数，i为自然数且不大于n。
10.根据权利要求9所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，自
Figure 951656DEST_PATH_IMAGE003
过渡到
Figure 570856DEST_PATH_IMAGE002
的过 程中，i的取值根据所述康复机器人所受的力和力矩确定。
11.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为助力模式，所述助力模式被配置为：当所述康复机器人所受到的来自康复对象的第二外力的大小达到设定阈值区间的下限，且所述第二外力的方向在设定角度范围内时，通过所述伺服电机驱动所述康复机器人根据所述轨迹参数完成一次运动，并返回初始状态；当所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小小于所述设定阈值区间的下限，或所述第二外力的方向在设定角度范围外时，使所述康复机器人忽略所受到的来自所述康复对象的第二外力而维持静止状态。
12.根据权利要求11所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人运动的速度被设定为与所述第二外力的大小成正相关关系。
13.根据权利要求11所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述助力模式还被配置为，当所述康复机器人受到的所述第二外力的大小达到所述设定阈值区间的上限时，通过所述伺服电机驱动所述康复机器人以设定的上限速度运动。
14.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法包括将所述康复机器人设置为主动模式，所述主动模式被配置为：使所述康复机器人在来自康复对象的第二外力的驱动下，根据所述轨迹参数运动，其中所述伺服电机为所述康复机器人的运动提供阻力。
15.根据权利要求11~14中任一项所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述过渡活动边界参数用于补偿所述轨迹参数的步骤包括：
基于所述过渡活动边界参数，为所述轨迹参数设置偏移量；
所述康复机器人根据所述轨迹参数在所述偏移量的范围内运动。
16.根据权利要求11~14中任一项所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，根据所述伺服电机的反馈信号，并基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人受到的来自康复对象的第二外力的大小和方向。
17.根据权利要求1所述的康复机器人的操作方法，其特征在于，所述康复机器人的操作方法还包括：
记录所述康复机器人运动过程中，所述康复机器人的关节信息；
根据所述关节信息，计算得到康复对象的关节运动信息以及来自康复对象的第二外力与所述轨迹参数相对应的函数曲线。
18.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现根据权利要求1~17中任一项所述的康复机器人的操作方法。
19.一种康复机器人，其特征在于，包括处理器和至少一个伺服电机，所述伺服电机用于提供反馈信号，所述处理器被配置为用于执行：
获取施加在所述康复机器人的第一外力；
获取所述伺服电机的反馈信号；
根据所述反馈信号，基于所述康复机器人的运动学和动力学模型，计算得到所述康复机器人所受第一外力的大小和方向；
根据所述第一外力的大小和方向，对所述康复机器人的自重和阻力进行补偿，进而驱动所述康复机器人随所述第一外力进行运动，并得到所述康复机器人运动的轨迹参数；
根据所述轨迹参数重复多次运动，以通过所述康复机器人驱动一康复对象重复多次运动。
20.根据权利要求19所述的康复机器人，其特征在于，所述伺服电机用于反馈电流信号、位置信号和速度信号中的至少一者。
21.根据权利要求19所述的康复机器人，其特征在于，所述康复机器人包括被动模式、助力模式和主动模式，所述处理器被配置为根据设置执行所述被动模式、助力模式和主动模式中的一种。
22.根据权利要求19所述的康复机器人，其特征在于，所述康复机器人还包括脚轮、锁定踏板、机箱、基座、大臂、小臂和固定夹板，所述伺服电机至少设置于所述基座、所述大臂和所述小臂上。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210187349A1 (en) * 2019-09-05 2021-06-24 Andre Foucault Kinoped lower extremity performance improvement, injury prevention, and rehabilitation system
CN113018789A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 陕西省人民医院 一种老年慢性病患者的多方式肢体功能位康复装置
WO2021249315A1 (zh) * 2020-06-09 2021-12-16 上海神泰医疗科技有限公司 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质
CN113996025A (zh) * 2021-10-25 2022-02-01 上海机器人产业技术研究院有限公司 平面康复镜像机器人控制系统及训练模式实现方法
CN114161413A (zh) * 2021-12-02 2022-03-11 上海神泰医疗科技有限公司 控制方法、开发方法、控制设备及机器人系统
CN114652566A (zh) * 2022-02-23 2022-06-24 东南大学 上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备
CN114732668A (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 上海神泰医疗科技有限公司 肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、设备和介质
CN115252363A (zh) * 2021-04-30 2022-11-01 上海神泰医疗科技有限公司 机器人的安全处理方法、系统、终端及存储介质
WO2022228031A1 (zh) * 2021-04-26 2022-11-03 上海神泰医疗科技有限公司 状态监测方法、安全控制装置、存储介质和机器人
CN115337175A (zh) * 2022-08-17 2022-11-15 上海神泰医疗科技有限公司 存储介质及康复机器人

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114770507B (zh) * 2022-05-05 2023-06-23 上海傅利叶智能科技有限公司 机器人的控制方法、控制装置及康复机器人

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11253504A (ja) * 1998-03-12 1999-09-21 Sanyo Electric Co Ltd 上肢動作補助装置
JP2000189475A (ja) * 1998-12-28 2000-07-11 Yaskawa Electric Corp 肢体駆動装置
CN102058464A (zh) * 2010-11-27 2011-05-18 上海大学 下肢康复机器人运动控制方法
CN104706499A (zh) * 2013-12-12 2015-06-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 上肢脑神经康复训练系统及训练方法
CN105213154A (zh) * 2015-10-26 2016-01-06 清华大学 交互式上肢康复机器人及控制方法
CN206566167U (zh) * 2016-11-09 2017-10-20 广东美的安川服务机器人有限公司 康复机器人
CN108888473A (zh) * 2018-05-22 2018-11-27 哈尔滨工业大学 基于穿戴式助行外骨骼的下肢关节运动复现方法
CN109091819A (zh) * 2018-08-13 2018-12-28 上海理工大学 上肢康复机器人控制系统
CN109172266A (zh) * 2018-09-04 2019-01-11 安阳市翔宇医疗设备有限责任公司 多功能手指训练系统
CN109223444A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 上海电气集团股份有限公司 康复机器人及其人机协同交互力控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3307788B2 (ja) * 1994-09-19 2002-07-24 株式会社安川電機 アーム駆動装置
CN1956692A (zh) * 2004-02-05 2007-05-02 莫托里卡股份有限公司 用于康复和训练的方法和装置
JP4541867B2 (ja) * 2004-12-16 2010-09-08 本田技研工業株式会社 外力制御方法、外力制御システム及び外力制御プログラム
CA2679505A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-21 Carlo Menon Exoskeleton robot
JP2012148056A (ja) * 2010-12-27 2012-08-09 Panasonic Corp 仮想環境付与装置
CN105919774B (zh) * 2016-04-20 2018-04-20 中国石油大学(华东) 一种并联柔索驱动上肢康复机器人及其实施方法
CN109172257A (zh) * 2018-07-13 2019-01-11 江苏卫生健康职业学院 下肢等速力反馈训练系统
CN111419644B (zh) * 2020-06-09 2020-09-29 上海神泰医疗科技有限公司 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11253504A (ja) * 1998-03-12 1999-09-21 Sanyo Electric Co Ltd 上肢動作補助装置
JP2000189475A (ja) * 1998-12-28 2000-07-11 Yaskawa Electric Corp 肢体駆動装置
CN102058464A (zh) * 2010-11-27 2011-05-18 上海大学 下肢康复机器人运动控制方法
CN104706499A (zh) * 2013-12-12 2015-06-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 上肢脑神经康复训练系统及训练方法
CN105213154A (zh) * 2015-10-26 2016-01-06 清华大学 交互式上肢康复机器人及控制方法
CN206566167U (zh) * 2016-11-09 2017-10-20 广东美的安川服务机器人有限公司 康复机器人
CN108888473A (zh) * 2018-05-22 2018-11-27 哈尔滨工业大学 基于穿戴式助行外骨骼的下肢关节运动复现方法
CN109091819A (zh) * 2018-08-13 2018-12-28 上海理工大学 上肢康复机器人控制系统
CN109172266A (zh) * 2018-09-04 2019-01-11 安阳市翔宇医疗设备有限责任公司 多功能手指训练系统
CN109223444A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 上海电气集团股份有限公司 康复机器人及其人机协同交互力控制方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210187349A1 (en) * 2019-09-05 2021-06-24 Andre Foucault Kinoped lower extremity performance improvement, injury prevention, and rehabilitation system
US11759674B2 (en) * 2019-09-05 2023-09-19 Andre Foucault Kinoped lower extremity performance improvement, injury prevention, and rehabilitation system
WO2021249315A1 (zh) * 2020-06-09 2021-12-16 上海神泰医疗科技有限公司 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质
CN113018789A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 陕西省人民医院 一种老年慢性病患者的多方式肢体功能位康复装置
CN113018789B (zh) * 2021-03-10 2022-04-29 陕西省人民医院 一种老年慢性病患者的多方式肢体功能位康复装置
WO2022228031A1 (zh) * 2021-04-26 2022-11-03 上海神泰医疗科技有限公司 状态监测方法、安全控制装置、存储介质和机器人
CN115252363A (zh) * 2021-04-30 2022-11-01 上海神泰医疗科技有限公司 机器人的安全处理方法、系统、终端及存储介质
CN113996025A (zh) * 2021-10-25 2022-02-01 上海机器人产业技术研究院有限公司 平面康复镜像机器人控制系统及训练模式实现方法
CN114161413A (zh) * 2021-12-02 2022-03-11 上海神泰医疗科技有限公司 控制方法、开发方法、控制设备及机器人系统
CN114161413B (zh) * 2021-12-02 2024-01-23 上海神泰医疗科技有限公司 控制方法、开发方法、控制设备及机器人系统
CN114652566A (zh) * 2022-02-23 2022-06-24 东南大学 上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备
CN114732668A (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 上海神泰医疗科技有限公司 肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、设备和介质
CN114732668B (zh) * 2022-03-28 2023-08-11 上海神泰医疗科技有限公司 肢体康复训练机器人运动精度测量方法、系统、设备和介质
CN115337175A (zh) * 2022-08-17 2022-11-15 上海神泰医疗科技有限公司 存储介质及康复机器人

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WO2021249315A1 (zh) 2021-12-16
CN111419644B (zh) 2020-09-29

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