CN112043548A - 一种机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法，康复机器人包括机械臂和控制组件，机械臂包括横梁臂、水平旋转臂、肩竖直臂、竖直旋转臂、第一电机减速装置、第二电机减速装置以及角度采集装置，水平旋转臂通过第一电机减速装置与横梁臂转动连接，肩竖直臂与水平旋转臂连接，竖直旋转臂通过第二电机减速装置与肩竖直臂转动连接，第一电机减速装置、第二电机减速装置以及角度采集装置均与控制组件电连接。本发明可自动完成机械臂的切换，无需人工干预机械臂的切换过程，不仅方便、快捷、减少了人力消耗，而且避免了人工操作导致设备损坏或机械臂位置不当的情况，保证了康复机器人的安全性。本发明可广泛应用于运动器械技术领域。

Description

一种机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及运动器械技术领域，尤其涉及一种机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法。

背景技术

上肢康复机器人是一种用于人体上肢康复训练的运动器械，考虑到不同的用户需要训练的上肢可能不同，而同时设置分别针对左上肢和右上肢的机械臂会导致康复机器人成本过高、占用空间过大，因此往往将上肢康复机器人的机械臂设计成可进行左右手切换的机械臂。

目前的康复机器人，大多是依靠人工手动的去切换机械臂的左右手方向，先要把机械臂解除锁定，然后还要按住机械臂上的限位开关，再去转动机械臂的各个机臂从而完成机械臂的左右切换，这种方法不仅耗费人力，而且过程繁琐，若操作不当还会导致设备损坏。现有技术中公开了一种上肢康复机器人，可以通肩顶旋杆带动机械臂旋转从而完成左右手状态的切换，然而这种上肢康复机器人需要机械臂整体处于竖直向下的状态下才能完成切换，且仍需人工进行滑动滑台、插入限位销等操作，实质上并不能完成机械臂的自动切换，仍需耗费一定的人力，且操作繁琐、切换过程缓慢，也会存在操作不当导致设备损坏的现象。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种方便、安全的机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种机械臂自动切换的康复机器人，包括括机械臂和控制组件，所述机械臂包括：

横梁臂；

水平旋转臂和第一电机减速装置，所述水平旋转臂通过所述第一电机减速装置与所述横梁臂转动连接，所述第一电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第一电机减速装置用于驱动所述水平旋转臂转动；

肩竖直臂，所述肩竖直臂与所述水平旋转臂连接；

竖直旋转臂和第二电机减速装置，所述竖直旋转臂通过所述第二电机减速装置与所述肩竖直臂转动连接，所述第二电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第二电机减速装置用于驱动所述竖直旋转臂转动；

角度采集装置，所述角度采集装置与所述控制组件电连接，所述角度采集装置用于采集所述水平旋转臂的第一角度参数和所述竖直旋转臂的第二角度参数。

进一步，所述机械臂还包括：

后臂，所述后臂与所述竖直旋转臂连接；

后臂弯轨和第三电机减速装置，所述后臂弯轨通过所述第三电机减速装置与所述后臂转动连接，所述第三电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第三电机减速装置用于驱动所述后臂弯轨转动。

进一步，所述机械臂还包括：

调节螺旋杆，所述调节螺旋杆设置于所述后臂与所述竖直旋转臂连接处，所述调节螺旋杆用于调节所述后臂与所述竖直旋转臂的相对位置。

进一步，所述机械臂还包括：

前臂；

前臂弯轨和第四电机减速装置，所述前臂弯轨通过所述第四电机减速装置与所述前臂转动连接，所述前臂弯轨还与所述后臂弯轨连接，所述第四电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第四电机减速装置用于驱动所述前臂弯轨转动。

进一步，所述机械臂还包括：

第一连接机构，所述第一连接机构包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述前臂弯轨的一端连接，所述第二连接杆的一端与所述后臂弯轨的一端连接，所述第一连接杆的另一端与所述第二连接杆的另一端转动连接；

第二连接机构，所述第二连接机构包括第三连接杆、第四连接杆和第五电机减速装置，所述第三连接杆的一端与所述前臂弯轨的另一端连接，所述第四连接杆的一端与所述后臂弯轨的另一端连接，所述第三连接杆的另一端通过所述第五电机减速装置与所述第四连接杆的另一端转动连接，所述第五电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第五电机减速装置用于驱动所述第三连接杆转动。

进一步，所述机械臂还包括：

腕关节摇柄和第六电机减速装置，所述腕关节摇柄通过所述第六电机减速装置与所述前臂转动连接，所述第六电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第六电机减速装置用于驱动所述腕关节摇柄转动。

进一步，所述控制组件包括处理器和电机驱动装置，所述第一电机减速装置和所述第二电机减速装置均通过所述电机驱动装置与所述处理器电连接，所述处理器还与所述角度采集装置电连接。

进一步，所述控制组件还包括：

底座，所述底座靠近地面的一侧设置有脚轮；

机箱，所述机箱安装于所述底座远离地面的一侧，所述处理器和所述电机驱动装置均安装于所述机箱内部；

升降柱，所述机箱通过所述升降柱与所述横梁臂连接，所述升降柱用于调节所述横梁臂的高度。

本发明所采用的第二技术方案是：

控制组件接收切换机械臂左右手状态的第一指令，并通过角度采集装置采集水平旋转臂的第一角度参数和竖直旋转臂的第二角度参数；

控制组件根据所述第一角度参数确定水平旋转臂的第一位置，并根据所述第二角度参数确定竖直旋转臂的第二位置；

控制组件通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第三位置，并通过第二电机减速装置驱动竖直旋转臂转动至第四位置；

其中，所述第一位置和所述第三位置分别位于横梁臂的两侧，所述第二位置和所述第四位置分别位于肩竖直臂的两侧。

进一步，所述控制组件通过所述第一电机减速装置驱动所述水平旋转臂转动至第三位置，并通过所述第二电机减速装置驱动所述竖直旋转臂转动至第四位置这一步骤，其具体为：

控制组件通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第五位置，并锁定水平旋转臂；

控制组件通过第二电机减速装置驱动竖直旋转臂转动至第四位置，并锁定竖直旋转臂；

控制组件解除锁定水平旋转臂，并通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第三位置；

其中，所述第五位置位于横梁臂所在竖直平面内。

本发明的有益效果是：本发明一种机械臂自动切换的康复机器人及其控制方法，通过角度采集装置采集水平旋转臂的第一角度参数和竖直旋转臂的第二角度参数，从而确定水平旋转臂当前所处的第一位置和竖直旋转臂当前所处的第二位置，然后通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至位于横梁臂另一侧的第三位置，通过第二电机减速装置驱动竖直旋转臂转动至位于肩竖直臂另一侧的第四位置，从而实现了机械臂左右手状态的自动切换。本发明的第一电机减速装置和所述第二电机减速装置不仅用于实现上肢训练，而且还可以实现自动切换机械臂左右手状态，无需人工干预机械臂的切换过程，只需要通过人机交互的方式下发切换机械臂的指令，即可由康复机器人自动完成机械臂的切换，不仅方便、快捷、减少了人力消耗，而且避免了人工操作导致设备损坏或机械臂位置不当的情况，保证了康复机器人的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机械臂自动切换的康复机器人的整体结构图；

图2为本发明实施例提供的机械臂的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的机械臂自动切换的康复机器人的信号连接示意图；

图4为本发明实施例提供的水平旋转臂在水平平面内的转动示意图；

图5为本发明实施例提供的竖直旋转臂在竖直平面内的转动示意图；

图6为本发明实施例提供的机械臂自动切换的康复机器人的控制方法的步骤流程图；

图7为本发明实施例提供的机械臂自动切换的康复机器人的自动切换过程示意图。

附图标记：

10、机械臂；20、控制组件；101、横梁臂；102、水平旋转臂；103、肩竖直臂；104、竖直旋转臂；105、后臂；106、后臂弯轨；107、调节螺旋杆；108、前臂；109前臂弯轨；110、第一连接机构；111、第二连接机构；112腕关节摇柄；113、第一电机减速装置、114、第二电机减速装置；115、第三电机减速装置；116、第四电机减速装置；117、第六电机减速装置；118、角度采集装置；1101、第一连接杆；1102、第二连接杆；1111、第三连接杆；1112、第四连接杆；1113、第五电机减速装置；201、处理器；202、电机驱动装置；203、底座；2031、脚轮；204、机箱；205、升降柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。

参照图1至3，本发明实施例提供了一种机械臂自动切换的康复机器人，包括机械臂10和控制组件20，机械臂10包括：

横梁臂101；

水平旋转臂102和第一电机减速装置113，水平旋转臂102通过第一电机减速装置113与横梁臂101转动连接，第一电机减速装置113还与控制组件20电连接，第一电机减速装置113用于驱动水平旋转臂102转动；

肩竖直臂103，肩竖直臂103与水平旋转臂102连接；

竖直旋转臂104和第二电机减速装置114，竖直旋转臂104通过第二电机减速装置114与肩竖直臂103转动连接，第二电机减速装置114还与控制组件20电连接，第二电机减速装置114用于驱动竖直旋转臂104转动；

角度采集装置118，角度采集装置118与控制组件20电连接，角度采集装置118用于采集水平旋转臂102的第一角度参数和竖直旋转臂104的第二角度参数。

可以认识到，图1为康复机器人的机械臂10处于右手状态时的整体结构示意图，部分部件(如竖直旋转臂104、第二电机减速装置113)未能示出，图2为康复机器人的机械臂10处于左手状态时的机械臂局部结构示意图，而角度采集装置118设置于机械臂10内部，其信号连接可参阅图3。

具体地，电机减速装置包括电机、减速机以及限位装置等，控制组件20驱动电机转动，从而通过电机的输出轴带动减速机的转轴转动，进而通过减速机的转轴带动水平旋转臂102或竖直旋转臂104转动，限位装置用于限制转轴转动的圈数和角度，从而限制水平旋转臂102或竖直旋转臂104的转动范围，在已知减速机的传动比的情况下，控制组件20只需控制电机的转动圈数即可控制水平旋转臂102或竖直旋转臂104的转动角度，通过控制电机的转速即可控制水平旋转臂102或竖直旋转臂104的转动速度。本发明实施例中，第一电机减速装置113的固定端与横梁臂101连接，第一电机减速装置113的活动端与水平旋转臂102连接，通过第一电机减速装置113运转带动水平旋转臂102在水平平面内转动实现肩关节水平内收外展这一训练功能；第二电机减速装置114的固定端与肩竖直臂103连接，第二电机减速装置114的活动端与水平旋转臂102连接，通过第二电机减速装置114运转带动竖直旋转臂104在竖直平面内转动实现肩关节屈伸这一训练功能。

具体地，第一角度参数是指水平旋转臂102在水平平面内与横梁臂的夹角，第二角度参数是指竖直旋转臂104在竖直平面内与肩竖直臂的夹角，可通过在水平旋转臂102和竖直旋转臂104上设置姿态传感器、在水平旋转臂102与横梁臂101连接处(即第一电机减速装置113)和竖直旋转臂104与肩竖直臂103连接处(即第二电机减速装置114)设置角度传感器，以及在第一电机减速装置113和第二电机减速装置114的电机内部设置编码器等方式实现第一角度参数和第二角度参数的采集。

如图4所示为本发明实施例提供的水平旋转臂102在水平平面内的转动示意图，定义水平旋转臂102与横梁臂101的夹角为第一角度参数θ1，当水平旋转臂102在横梁臂101左侧时，θ1的取值范围为0至180°，当水平旋转臂102在横梁臂101右侧时，θ1的取值范围为-180°至0。因此，当采集到的第一角度参数位于0至180°之间时，可确定水平旋转臂102当前所处第一位置在横梁臂101的左侧，而切换后水平旋转臂102应处的第三位置则在横梁臂101的右侧，反之亦然。

如图5所示为本发明实施例提供的竖直旋转臂104在竖直平面内的转动示意图，定义竖直旋转臂104与肩竖直臂103的夹角为第二角度参数θ2，当竖直旋转臂104在肩竖直臂103左侧时，θ2的取值范围为0至180°，当竖直旋转臂104在肩竖直臂103右侧时，θ2的取值范围为-180°至0。因此，当采集到的第二角度参数位于0至180°之间时，可确定竖直旋转臂104当前所处第二位置在肩竖直臂103的左侧，而切换后竖直旋转臂104应处的第四位置则在肩竖直臂102的右侧，反之亦然。

应该理解的是，在康复机器人的正常使用过程中，若机械臂10处于左手状态，此时水平旋转臂102位于横梁臂101的左侧，而竖直旋转臂104也应位于水平旋转臂102与肩竖直臂103的左侧(参照图2、图4和图5)；若机械臂10处于右手状态，此时水平旋转臂102位于横梁臂101的右侧，而竖直旋转臂104也应位于水平旋转臂102与肩竖直臂103的右侧(参照图1)。通过角度采集装置118采集水平旋转臂102的第一角度参数和竖直旋转臂104的第二角度参数，可以确定水平旋转臂102当前所处的第一位置以及竖直旋转臂104当前所处的第二位置，而控制组件20只需通过第一电机减速装置113控制水平旋转臂102转动至横梁臂101另一侧的第三位置，通过第二电机减速装置114控制竖直旋转臂104转动至肩竖直臂103另一侧的第四位置，即可完成机械臂左右手的自动切换。

本发明实施例通过角度采集装置118采集水平旋转臂102的第一角度参数和竖直旋转臂104的第二角度参数，从而确定水平旋转臂102当前所处的第一位置和竖直旋转臂104当前所处的第二位置，然后通过第一电机减速装置113驱动水平旋转臂102转动至位于横梁臂101另一侧的第三位置，通过第二电机减速装置114驱动竖直旋转臂104转动至位于肩竖直臂103另一侧的第四位置，从而实现了机械臂左右手状态的自动切换。本发明实施例的第一电机减速装置113和第二电机减速装置114不仅用于实现上肢训练，而且还可以实现自动切换机械臂左右手状态，无需人工干预机械臂10的切换过程，只需要通过人机交互的方式下发切换机械臂10的指令，即可由康复机器人自动完成机械臂10的切换，不仅方便、快捷、减少了人力消耗，而且避免了人工操作导致设备损坏或机械臂10位置不当的情况，保证了康复机器人的安全性。

参照图1至3，进一步作为可选的实施方式，机械臂10还包括：

后臂105，后臂105与竖直旋转臂104连接；

后臂弯轨106和第三电机减速装置115，后臂弯轨106通过第三电机减速装置115与后臂105转动连接，第三电机减速装置115还与控制组件20电连接，第三电机减速装置115用于驱动后臂弯轨106转动。

具体地，第三电机减速装置115的固定端与后臂105连接，第三电机减速装置115的活动端通过同步带与后臂弯轨106连接，第三电机减速装置115通过同步带带动后臂弯轨106转动从而实现后臂内旋外旋这一训练功能。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，机械臂10还包括：

调节螺旋杆107，调节螺旋杆107设置于后臂105与竖直旋转臂104连接处，调节螺旋杆107用于调节后臂105与竖直旋转臂104的相对位置。

参照图1至3，进一步作为可选的实施方式，机械臂10还包括：

前臂108；

前臂弯轨109和第四电机减速装置116，前臂弯轨109通过第四电机减速装置116与前臂108转动连接，前臂弯轨109还与后臂弯轨106连接，第四电机减速装置116还与控制组件20电连接，第四电机减速装置116用于驱动前臂弯轨109转动。

具体地，第四电机减速装置116的固定端与前臂108连接，第四电机减速装置116的活动端通过同步带与前臂弯轨109连接，第四电机减速装置116通过同步带带动前臂弯轨109转动从而实现前臂内旋外旋这一训练功能。

参照图1至3，进一步作为可选的实施方式，机械臂10还包括：

第一连接机构110，第一连接机构110包括第一连接杆1101和第二连接杆1102，第一连接杆1101的一端与前臂弯轨109的一端连接，第二连接杆1102的一端与后臂弯轨106的一端连接，第一连接杆1101的另一端与第二连接杆1102的另一端转动连接；

第二连接机构111，第二连接机构111包括第三连接杆1111、第四连接杆1112和第五电机减速装置1113，第三连接杆1111的一端与前臂弯轨109的另一端连接，第四连接杆1112的一端与后臂弯轨106的另一端连接，第三连接杆1111的另一端通过第五电机减速装置1113与第四连接杆1112的另一端转动连接，第五电机减速装置1113还与控制组件20电连接，第五电机减速装置1113用于驱动第三连接杆1111转动。

具体地，第一连接杆1101与第二连接杆1102可通过铰接、螺栓等方式实现转动连接；第五电机减速装置1113的固定端通过第四连接杆1112与后臂弯轨106连接，第五电机减速装置1113的活动端通过第三连接杆1111与前臂弯轨109连接，通过第五电机减速装置1113运转带动第三连接杆1111和第一连接杆1101转动，继而带动前臂弯轨109以第五电机减速装置1113为中心转动，从而实现了肘关节屈伸这一训练功能。

参照图1至3，进一步作为可选的实施方式，机械臂10还包括：

腕关节摇柄112和第六电机减速装置117，腕关节摇柄112通过第六电机减速装置117与前臂108转动连接，第六电机减速装置117还与控制组件20电连接，第六电机减速装置117用于驱动腕关节摇柄112转动。

具体地，第六电机减速装置117的固定端与前臂108连接，第六电机减速装置117的活动端与腕关节摇柄112连接，通过第六电机减速装置117转动带动腕关节摇柄112旋转从而实现腕关节屈伸这一训练功能。

优选地，角度采集装置118还用于采集后臂弯轨106的第三角度参数、前臂弯轨109的第四角度参数、第三连接杆1111的第五角度参数以及腕关节摇柄112的第六角度参数，通过对上述角度参数的采集，可以在机械臂10自动切换的过程中，将后臂弯轨106、前臂弯轨109、第三连接杆1111以及腕关节摇柄112调节到居中位置，从而使得用户穿戴更加方便，进一步提升了用户的体验感。

参照图3，进一步作为可选的实施方式，控制组件20包括处理器201和电机驱动装置202，第一电机减速装置113和第二电机减速装置114均通过电机驱动装置202与处理器201电连接，处理器201还与角度采集装置118电连接。

具体地，处理器201用于根据角度采集装置118采集到的第一角度参数和第二角度参数确定水平旋转臂102当前所处的第一位置以及竖直旋转臂104当前所处的第二位置，处理器201还用于通过电机驱动装置202驱动电机减速装置运转。

应该理解的是，电机驱动装置202包括若干个电机驱动器，每个电机驱动器与一个电机减速装置连接，本发明实施例中有六个电机驱动器，分别与六个电机减速装置连接，用于实现六种训练功能。

可选地，如图3所示，上述康复机器人还包括人机交互组件(图1和2未示出)，人机交互组件与处理器201连接，人机交互组件用于根据用户的操作下发切换机械臂左右手状态的控制指令，还用于根据用户的操作进行相应的训练。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，控制组件20还包括：

底座203，底座203靠近地面的一侧设置有脚轮2031；

机箱204，机箱204安装于底座203远离地面的一侧，处理器201和电机驱动装置202均安装于机箱204内部；

升降柱205，机箱204通过升降柱205与横梁臂101连接，升降柱205用于调节横梁臂101的高度。

具体地，升降柱205的设置便于用户根据自身实际情况调节横梁臂101的高度，从而调节机械臂10的高度。

以上是对本发明实施例的系统结构进行了说明，本发明实施例设置有六个电机减速装置，可实现肩关节水平内收外展、肩关节屈伸、后臂内旋外旋、前臂内旋外旋、肘关节屈伸以及腕关节屈伸等训练功能，同时还可通过第一电机减速装置113和第二电机减速装置114的联动实现机械臂左右手状态的自动切换，方便、快捷、减少了人力消耗，保证了康复机器人的安全性。

下面对本发明实施例实现机械臂左右手状态自动切换的控制方法进行说明。

参照图6，本发明实施例提供了一种机械臂自动切换的康复机器人的控制方法，用于通过上述机械臂自动切换的康复机器人执行，包括以下步骤：

S101、控制组件20接收切换机械臂左右手状态的第一指令，并通过角度采集装置118采集水平旋转臂102的第一角度参数和竖直旋转臂104的第二角度参数；

S102、控制组件20根据第一角度参数确定水平旋转臂102的第一位置，并根据第二角度参数确定竖直旋转臂104的第二位置；

S103、控制组件20通过第一电机减速装置113驱动水平旋转臂102转动至第三位置，并通过第二电机减速装置114驱动竖直旋转臂104转动至第四位置；

其中，第一位置和第三位置分别位于横梁臂101的两侧，第二位置和第四位置分别位于肩竖直臂103的两侧。

具体地，如图4所示为本发明实施例提供的水平旋转臂102在水平平面内的转动示意图，定义水平旋转臂102与横梁臂101的夹角为第一角度参数θ1，当水平旋转臂102在横梁臂101左侧时，θ1的取值范围为0至180°，当水平旋转臂102在横梁臂101右侧时，θ1的取值范围为-180°至0。因此，当采集到的第一角度参数位于0至180°之间时，可确定水平旋转臂102当前所处第一位置在横梁臂101的左侧，而切换后水平旋转臂102应处的第三位置则在横梁臂101的右侧，反之亦然。

如图5所示为本发明实施例提供的竖直旋转臂104在竖直平面内的转动示意图，定义竖直旋转臂104与肩竖直臂103的夹角为第二角度参数θ2，当竖直旋转臂104在肩竖直臂103左侧时，θ2的取值范围为0至180°，当竖直旋转臂104在肩竖直臂103右侧时，θ2的取值范围为-180°至0。因此，当采集到的第二角度参数位于0至180°之间时，可确定竖直旋转臂104当前所处第二位置在肩竖直臂103的左侧，而切换后竖直旋转臂104应处的第四位置则在肩竖直臂102的右侧，反之亦然。

应该理解的是，在康复机器人的正常使用过程中，若机械臂10处于左手状态，此时水平旋转臂102位于横梁臂101的左侧，而竖直旋转臂104也应位于水平旋转臂102与肩竖直臂103的左侧(参照图2、图4和图5)；若机械臂10处于右手状态，此时水平旋转臂102位于横梁臂101的右侧，而竖直旋转臂104也应位于水平旋转臂102与肩竖直臂103的右侧(参照图1)。通过角度采集装置118采集水平旋转臂102的第一角度参数和竖直旋转臂104的第二角度参数，可以确定水平旋转臂102当前所处的第一位置以及竖直旋转臂104当前所处的第二位置，而控制组件20只需通过第一电机减速装置113控制水平旋转臂102转动至横梁臂101另一侧的第三位置，通过第二电机减速装置114控制竖直旋转臂104转动至肩竖直臂103另一侧的第四位置，即可完成机械臂左右手的自动切换。

进一步作为可选的实施方式，控制组件20通过第一电机减速装置113驱动水平旋转臂102转动至第三位置，并通过第二电机减速装置114驱动竖直旋转臂104转动至第四位置这一步骤S103，其具体为：

S1031、控制组件20通过第一电机减速装置113驱动水平旋转臂102转动至第五位置，并锁定水平旋转臂102；

S1032、控制组件20通过第二电机减速装置114驱动竖直旋转臂104转动至第四位置，并锁定竖直旋转臂104；

S1033、控制组件20解除锁定水平旋转臂102，并通过第一电机减速装置113驱动水平旋转臂102转动至第三位置；

其中，第五位置位于横梁臂101所在竖直平面内。

具体地，如图4所示，定义横梁臂101的延长线所在位置为第五位置(即位于横梁臂101所在竖直平面内)。如图7所示为本发明实施例提供的机械臂自动切换的过程示意图，具体为机械臂从左手状态切换到右手状态的过程，由图7可知，本发明实施例先将水平旋转臂102转动到与横梁臂101位于同一竖直平面内的第五位置，然后将竖直旋转臂104旋转至肩竖直臂103的另一侧，最后再将水平旋转臂102转动至横梁臂101的另一侧，这样可避免在自动切换机械臂左右手状态的过程中机械臂10与康复机器人其他部件发生干涉(如机箱204、升降柱205等)，进一步保证了机械臂10自动切换的安全性。

优选地，如图4和图5所示，第三位置与横梁臂101垂直，第四位置与肩竖直臂103垂直。

本发明实施例中，在完成机械臂10的左右手状态的自动切换后，水平旋转臂102与横梁臂101相互垂直，竖直旋转臂104与肩竖直臂103相互垂直，从而使得用户穿戴更加方便，提升了用户的体验感。

优选地，上述控制方法还包括将前臂弯轨109、后臂弯轨106、第三连接杆1111以及腕关节摇柄112调节到居中位置。

具体地，将前臂弯轨109、后臂弯轨106、第三连接杆1111以及腕关节摇柄112调节到居中位置，从而使得用户穿戴更加方便，进一步提升了用户的体验感。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。上述方法可以使用标准编程技术—包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。上述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，上述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所描述步骤的指令或程序时，本文所描述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所描述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所描述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，包括机械臂和控制组件，所述机械臂包括：

横梁臂；

水平旋转臂和第一电机减速装置，所述水平旋转臂通过所述第一电机减速装置与所述横梁臂转动连接，所述第一电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第一电机减速装置用于驱动所述水平旋转臂转动；

肩竖直臂，所述肩竖直臂与所述水平旋转臂连接；

竖直旋转臂和第二电机减速装置，所述竖直旋转臂通过所述第二电机减速装置与所述肩竖直臂转动连接，所述第二电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第二电机减速装置用于驱动所述竖直旋转臂转动；

角度采集装置，所述角度采集装置与所述控制组件电连接，所述角度采集装置用于采集所述水平旋转臂的第一角度参数和所述竖直旋转臂的第二角度参数。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：

后臂，所述后臂与所述竖直旋转臂连接；

后臂弯轨和第三电机减速装置，所述后臂弯轨通过所述第三电机减速装置与所述后臂转动连接，所述第三电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第三电机减速装置用于驱动所述后臂弯轨转动。

3.根据权利要求2所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：

调节螺旋杆，所述调节螺旋杆设置于所述后臂与所述竖直旋转臂连接处，所述调节螺旋杆用于调节所述后臂与所述竖直旋转臂的相对位置。

4.根据权利要求2所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：

前臂；

前臂弯轨和第四电机减速装置，所述前臂弯轨通过所述第四电机减速装置与所述前臂转动连接，所述前臂弯轨还与所述后臂弯轨连接，所述第四电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第四电机减速装置用于驱动所述前臂弯轨转动。

5.根据权利要求4所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：

第一连接机构，所述第一连接机构包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述前臂弯轨的一端连接，所述第二连接杆的一端与所述后臂弯轨的一端连接，所述第一连接杆的另一端与所述第二连接杆的另一端转动连接；

第二连接机构，所述第二连接机构包括第三连接杆、第四连接杆和第五电机减速装置，所述第三连接杆的一端与所述前臂弯轨的另一端连接，所述第四连接杆的一端与所述后臂弯轨的另一端连接，所述第三连接杆的另一端通过所述第五电机减速装置与所述第四连接杆的另一端转动连接，所述第五电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第五电机减速装置用于驱动所述第三连接杆转动。

6.根据权利要求4所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：

腕关节摇柄和第六电机减速装置，所述腕关节摇柄通过所述第六电机减速装置与所述前臂转动连接，所述第六电机减速装置还与所述控制组件电连接，所述第六电机减速装置用于驱动所述腕关节摇柄转动。

7.根据权利要求1所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于：所述控制组件包括处理器和电机驱动装置，所述第一电机减速装置和所述第二电机减速装置均通过所述电机驱动装置与所述处理器电连接，所述处理器还与所述角度采集装置电连接。

8.根据权利要求7所述的一种机械臂自动切换的康复机器人，其特征在于：所述控制组件还包括：

底座，所述底座靠近地面的一侧设置有脚轮；

机箱，所述机箱安装于所述底座远离地面的一侧，所述处理器和所述电机驱动装置均安装于所述机箱内部；

升降柱，所述机箱通过所述升降柱与所述横梁臂连接，所述升降柱用于调节所述横梁臂的高度。

9.一种机械臂自动切换的康复机器人的控制方法，用于通过如权利要求1至8任一项所述的机械臂自动切换的康复机器人执行，其特征在于，包括以下步骤：

控制组件接收切换机械臂左右手状态的第一指令，并通过角度采集装置采集水平旋转臂的第一角度参数和竖直旋转臂的第二角度参数；

控制组件根据所述第一角度参数确定水平旋转臂的第一位置，并根据所述第二角度参数确定竖直旋转臂的第二位置；

控制组件通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第三位置，并通过第二电机减速装置驱动竖直旋转臂转动至第四位置；

其中，所述第一位置和所述第三位置分别位于横梁臂的两侧，所述第二位置和所述第四位置分别位于肩竖直臂的两侧。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制组件通过所述第一电机减速装置驱动所述水平旋转臂转动至第三位置，并通过所述第二电机减速装置驱动所述竖直旋转臂转动至第四位置这一步骤，其具体为：

控制组件通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第五位置，并锁定水平旋转臂；

控制组件通过第二电机减速装置驱动竖直旋转臂转动至第四位置，并锁定竖直旋转臂；

控制组件解除锁定水平旋转臂，并通过第一电机减速装置驱动水平旋转臂转动至第三位置；

其中，所述第五位置位于横梁臂所在竖直平面内。

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