CN112891137A - 上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，上述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将注视位置发送至机械臂控制器；机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂运动；机械臂控制器用于基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，以带动待训练手臂产生与注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。本发明增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置。
背景技术
目前，康复机器人已经广泛应用于对肢体功能障碍患者的康复训练中。以上肢康复机器人为例，现有的上肢康复机器人通常是基于体感传感器读取用户及机器人的动作信息，并作为体感信号传入虚拟现实场景中，从而实现虚拟现实场景与机器人、患者之间的交互，由于体感传感器只能在用户产生实际动作后才能感知到用户的用途，具有一定的滞后性，并且对于细微动作识别准确性较低。因此，现有的康复机器人还存在无法准确感知用户运动意图导致用户主动参与感不强问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，能够提升感知用户运动意图的准确性，增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种上肢康复机器人系统，包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将所述注视位置发送至所述机械臂控制器；所述机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂运动；所述机械臂控制器用于基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。
进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实控制器；所述虚拟现实控制器用于建立所述虚拟现实场景，并将所述虚拟现实场景发送至所述虚拟现实眼动分析装置；其中，所述虚拟现实场景中包括训练提示。
进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述虚拟现实场景中还包括虚拟手臂；所述虚拟现实控制器还用于获取所述机械臂的当前位置，并根据所述机械臂的当前位置更新所述虚拟现实场景中所述虚拟手臂的位置。
进一步，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实场景显示装置；所述虚拟现实场景显示装置用于显示用户注视位置处对应的虚拟现实场景及所述虚拟手臂。
进一步，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述机械臂控制器还用于对所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到所述机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及所述机械臂各关节的目标角度，确定所述机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将所述电流信号发送至所述机械臂，以控制所述机械臂的各关节角度。
进一步，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述虚拟现实眼动分析装置包括虚拟现实眼动仪。
第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人控制方法，应用于第一方面任一项所述的上肢康复机器人系统，所述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述机器人控制方法包括：基于所述虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟现实场景，并监测用户的注视位置；基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，基于所述机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
进一步，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动的步骤，包括：对所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到所述机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及所述机械臂各关节的目标角度，确定所述机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将所述电流信号发送至所述机械臂，以控制所述机械臂的各关节角度。
第三方面，本发明实施例提供了一种机器人控制装置，应用于第一方面任一项所述的上肢康复机器人系统，所述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述机器人控制装置包括：获取模块，用于监测用户的注视位置；控制模块，用于基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，基于所述机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第二方面任一项所述的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，上述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将注视位置发送至机械臂控制器；机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂运动；机械臂控制器用于基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，以带动待训练手臂产生与注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。
本实施例提供的上述上肢康复机器人系统，通过基于虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟显示场景，并获取用户在虚拟现实场景中的注视位置，可以预测用户的运动意图，提升了感知用户运动意图的准确性，通过对用户注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，可以准确控制康复机器人的机械臂按照用户的运动意图产生运动轨迹，增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。
本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种上肢康复机器人系统结构示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种机械臂结构示意图；
图3示出了本发明实施例所提供的一种机械臂使用示意图；
图4示出了本发明实施例所提供的一种虚拟现实场景示意图；
图5示出了本发明实施例所提供的一种机器人控制方法流程图；
图6示出了本发明实施例所提供的一种机械臂控制框图；
图7示出了本发明实施例所提供的一种上肢康复机器人控制流程图；
图8示出了本发明实施例所提供的一种机器人控制装置结构示意图。
图标：
11-虚拟现实眼动分析装置；12-机械臂；13-机械臂控制器；14-虚拟现实控制器；21-关节；31-固定环；41-虚拟手臂；42-训练提示。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
目前，康复机器人已经成为中风康复治疗领域的研究热点，它可以辅助甚至替代医师为患者提供更加持续、有效以及更具针对性的康复训练，缓解康复医疗人力资源紧缺问题。现有上肢康复机器人系统中，为了提升环境沉浸感，加入了以康复训练为目的的虚拟现实方案，虚拟现实技术能够提高用户康复训练的兴趣，这对需要接受高强度训练的用户来说至关重要，并且使用各种虚拟现实进行康复训练提高了中风患者的认知功能。目前已出现了多种基于简单交互的小游戏康复训练系统，其虚拟现实场景无法准确感知使用者的运动意图，且康复运动轨迹通常是预先编程设定的，这种康复训练更像被动性运动而不是主动性康复。随着神经可塑性和功能重组理论及实践的深入研究，发现用户主动性康复的作用远大于被动性运动。主动性康复强调患者主动完成神经功能活动，而不是依赖被动性运动，神经康复要想取得“最大化”效果，必须依赖患者主动参与各项神经功能活动，被动性康复手段应尽量减少。因此，如何在虚拟现实场景中准确感知使用者的运动意图，促进使用者主动参与康复训练仍是需要考虑的问题。
为改善上述问题，本发明实施例提供的一种上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置，该技术可应用于增强用户的主动参与感，提升用户的训练体验。以下对本发明实施例进行详细介绍。
本实施例提供了一种上肢康复机器人系统，参见如图1所示的上肢康复机器人系统结构示意图，该系统包括：虚拟现实眼动分析装置11、机械臂12和机械臂控制器13。如图1所示，虚拟现实眼动分析装置11与机械臂控制器13通信连接，机械臂控制器13与机械臂通信连接。
上述虚拟现实眼动分析装置11用于向用户显示虚拟现实场景，获取用户的注视位置，并将注视位置发送至机械臂控制器13。上述虚拟现实眼动分析装置可以是集成有虚拟现实设备的眼镜式眼动仪，当用户穿戴上虚拟现实眼动分析装置后，虚拟现实眼动分析装置可以向用户显示预先设置的虚拟现实场景，并持续捕捉用户在虚拟现实场景中的视线注视位置，将持续捕捉到的用户的注视位置实时发送至机械臂控制器13。
机械臂控制器13用于基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，以带动待训练手臂产生与注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。根据预设时间内用户在虚拟现实场景中注视位置的变化情况进行逆运动解算，推算用户的运动意图，根据用户的运动意图控制机械臂运动，从而带动用户手臂运动。
上述机械臂12用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂运动。上述机械臂12也可以称为上肢康复外骨骼，参见如图2所示的机械臂结构示意图，该机械臂可以包括多个关节21，各关节处设置有电机以调整关节角度，参见如图3所示的机械臂使用示意图，上述机械臂包括多个固定环31，通过将用户的上肢手臂分别穿过固定环31，可以将用户的待训练手臂固定于机械臂上，以使机械臂运动时向用户的待训练手臂输出辅助力，辅助待训练手臂进行康复训练运动。
本实施例提供的上述上肢康复机器人系统，通过基于虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟显示场景，并获取用户在虚拟现实场景中的注视位置，可以预测用户的运动意图，提升了感知用户运动意图的准确性，通过对用户注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，可以准确控制康复机器人的机械臂按照用户的运动意图产生运动轨迹，增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。
为了提升用户的训练效果，本实施例提供的上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实控制器14，如图1所示，虚拟现实控制器14分别与机械臂12和虚拟现实眼动分析装置11通信连接；虚拟现实控制器用于建立虚拟现实场景，并将虚拟现实场景发送至虚拟现实眼动分析装置；其中，虚拟现实场景中包括训练提示。上述虚拟现实控制器可以是根据用户输入的场景设置信息建立虚拟现实场景，诸如，该虚拟现实场景可以是三维日常生活虚拟现实场景图，使用户的康复训练更贴近日常生活，上述训练提示可以是为用户设置的训练任务，诸如可以包括整理衣柜、厨房做饭或者搬运物品等。
上述虚拟现实场景中还包括虚拟手臂；虚拟现实控制器还用于获取机械臂的当前位置，并根据机械臂的当前位置更新虚拟现实场景中虚拟手臂的位置。上述虚拟现实控制器与机械臂通信连接，诸如可以通过WiFi进行无线通信连接，虚拟现实控制器实时获取机械臂的当前位置信息，并根据获取到的机械臂的当前位置信息，更新虚拟现实场景中虚拟手臂的位置。
诸如，参见如图4所示的虚拟现实场景示意图，该虚拟现实场景中包括虚拟手臂41、训练提示42及室内的布置场景，室内布置场景中的植物位于A点，圆桌位于B点，上述虚拟现实场景中虚拟手臂的位置用于显示机械臂在虚拟现实场景中的当前所在位置O点。为用户设置的训练目标可以是将植物放入室内的圆桌上，在完成训练目标时，用户只需要将注视位置由O点移动至A点的植物，然后将注视位置由A点移动至B点的圆桌，虚拟现实眼动分析装置在检测到用户的注视位置变化量为O点-A点-B点时，将用户的注视位置变化量发送至机械臂控制器，机械臂控制器对注视位置变化量O点-A点-B点进行逆运动解算，并控制机械臂产生相同的运动轨迹，以辅助用户的手臂完成训练目标，虚拟现实场景中的虚拟手臂也会根据机械臂的运动而发生移动。其中，机械臂的实际运动时间取决于用户的视点位置切换时间，物品的抓取和放置等动作由预设的程序自动完成，用户只需根据物品的位置关系移动手臂即可。
在一种具体的实施方式中，上述上肢康复机器人系统还包括：虚拟现实场景显示装置；虚拟现实场景显示装置用于显示用户注视位置处对应的虚拟现实场景及虚拟手臂。上述虚拟现实场景显示装置可以是显示屏，由于上述虚拟现实眼动分析装置为眼镜式装置，通过额外增加虚拟现实场景显示装置显示用户当前注视位置处对应的虚拟现实场景及虚拟手臂，在用户进行康复训练时，可以使其他人员实时了解到用户的训练情况，并对用户的康复训练进行安全监督或数据分析等。
在一种具体的实施方式中，上述机械臂控制器还用于对注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及机械臂各关节的目标角度，确定机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将电流信号发送至机械臂，以控制机械臂的各关节角度。
本实施例提供的上述上肢康复机器人系统，使用日常生活作为虚拟现实场景进行康复训练，沉浸感更强，且有助于用户实际改善日常生活；通过目标导向的眼动能够刺激大脑活动，康复机器人能够辅助肢体运动，而虚拟现实技术能够增加训练的趣味性及沉浸感，三者相结合使得康复训练更加有效且有趣，使用户在沉浸式的虚拟环境中大脑和肢体同时得到训练，且康复运动轨迹完全由使用者决定，使用户的主动参与感更强。
对应于上述实施例所提供的上肢康复机器人系统，本实施例提供了一种机器人控制方法，该方法可以应用于上述实施例提供的上肢康复机器人系统，参见图5所示的机器人控制方法流程图，该方法主要包括以下步骤S502～步骤S504执行：
步骤S502，基于虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟现实场景，并获取用户的注视位置。
上述虚拟现实眼动分析装置可以是穿戴式的虚拟现实眼动仪，眼动仪通过将眼动追踪系统和场景摄像机集成在轻量化的框架上，例如眼镜或头盔上，来采集用户在真实环境中的眼动行为，眼动仪能够录制用户看到的场景，并记录用户在观察过程中的眼动行为。上述虚拟现实眼动仪可以包括电流记录法眼动仪、电磁感应法眼动仪、图像/录像眼动仪和瞳孔-角膜反射眼动仪中的任意一种。
通过上述虚拟现实眼动仪可以实时监测并输出用户的注视位置，该注视位置可以用虚拟现实场景中的坐标值表示。
步骤S504，基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，基于机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂产生与注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
基于逆运动学将用户的注视位置转换为机械臂的关节角度，假设当前时刻为t，上肢康复机器人系统的指令执行周期为T，用户当前注视位置在虚拟现实场景中的坐标[x0,y0,z0]和机械臂各关节角度当前值为θ0(θ0为向量，包括各关节角度当前值)，假设用户在t+T时刻的注视位置在虚拟现实场景中的坐标未[x1,y1,z1]，基于逆运动学计算此时机械臂各关节的目标角度θ1。并基于机械臂各关节的目标角度θ1控制机械臂运动。
本实施例提供的上述机器人控制方法，通过基于虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟显示场景，并获取用户在虚拟现实场景中的注视位置，可以预测用户的运动意图，提升了感知用户运动意图的准确性，通过对用户注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，可以准确控制康复机器人的机械臂按照用户的运动意图产生运动轨迹，增强了用户的主动参与感，提升了用户的训练体验。
为了提升机械臂控制的准确性，本实施例提供了基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动的实施方式，具体可参照如下步骤(1)～步骤(2)执行：
步骤(1)：对注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到机械臂各关节的目标角度。
计算用户的注视位置在预设时间内的变化量，即位置误差ek，ek＝[x1-x0,y1-y0,z1-z0]，对机械臂建立DH坐标系，利用阻尼最小二乘法计算：
Δqk＝Jv(qk)T(Jv(qk)Jv(qk)T+λ2I)-1ek
其中，Jv(qk)为机械臂的线速度雅克比矩阵，设置计算收敛值qth，其中，q表示机械臂各关节角度，是一个nⅹ1矩阵，n表示机械臂的自由度，Jv(qk)是一个由关节角度q确定的3ⅹn矩阵，λ为人为设定的常数。
迭代计算qk+1＝qk+Δqk，直至Δqk<qth停止，此时qk+1为机械臂各关节的目标角度θ1。
步骤(2)：基于预设控制算法及机械臂各关节的目标角度，确定机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将电流信号发送至机械臂，以控制机械臂的各关节角度。
上述预设控制算法可以是力柔顺控制算法，参见如图6所示的机械臂控制框图，qr＝θ1，qa为通过角度传感器测得的机械臂各关节的实际关节角度，机械臂控制器基于前馈及负反馈控制方法对机械臂的各关节角度进行控制，力柔顺控制要解决的问题是将机械臂各关节的目标角度qr转换为实际驱动关节电机的电流值i。
根据反馈环节的阻抗控制率计算
根据前馈环节的重力和摩擦补偿计算
计算电机所需电流i＝(τ1+τ2)/k。
其中，K+Bs是阻抗控制率的传递函数形式，
表示重力和摩擦补偿，k是电机的力矩常数，i为机械臂各关节电机所需电流(i为向量)，K＝diag(k1,k2,…,kn)表示刚度系数，是一个nⅹn的对角矩阵；B＝diag(b1,b2,…,bn)表示阻尼系数,也是一个nⅹn的对角矩阵，刚度系数和阻尼系数可以根据用户的康复程度设定，通常情况下，康复程度越高则刚度系数和阻尼系数可以设置得越小。
机械臂控制器通过力柔顺控制算法确定机械臂各关节电机电流，并将机械臂各关节电机电流发送至机械臂中，以控制机械臂各关节角度，在控制机械臂各关节角度时，通过设置阻抗控制参数，提升了机械臂关节角度控制的柔顺性。上述机械臂可以包括肩关节外摆/内收自由度、前屈/后伸自由度，旋内/旋外自由度，肘关节屈曲/伸展自由度，前臂旋前/旋后自由度，以及腕关节尺屈/桡屈、背屈/掌屈自由度等多个自由度，各个自由度可单独进行康复训练或组合进行康复训练，机械臂接收到来自机械臂控制器的关节电流指令后在各个关节处产生对应的辅助力辅助使用者手臂到达相应的位置。
在一种具体的实施方式中，上述机械臂也可以称为上肢外骨骼，上述机械臂控制器也可以称为上肢外骨骼控制装置，上述方法还包括：基于虚拟现实控制器建立虚拟现实场景，并将虚拟现实场景发送至虚拟现实眼动分析装置；基于虚拟现实控制器获取机械臂的当前位置，并根据机械臂的当前位置更新虚拟现实场景中虚拟手臂的位置。
参见如图7所示的上肢康复机器人控制流程图，虚拟现实眼动仪将监测到的用户注视位置发送至上肢外骨骼控制装置，当使用者发生眼动时，上肢外骨骼控制装置基于逆运动学计算上肢外骨骼的各关节角度，并基于力柔顺控制算法控制上肢外骨骼各关节的关节电流，以使上肢外骨骼的关节角度变化时对使用者产生辅助力，从而使上肢外骨骼及使用者的手臂产生运动轨迹，同时基于虚拟现实控制器获取上肢外骨骼的当前位置，并根据上肢外骨骼的当前位置更新虚拟现实场景中虚拟手臂的位置，将更新后的虚拟现实场景发送至虚拟现实眼动仪。
在一种具体的实施方式中，本实施例提供的机器人控制方法还包括：基于虚拟现实场景显示装置显示用户注视位置处对应的虚拟现实场景及虚拟手臂。上述虚拟现实控制器还将更新后的虚拟现实场景发送至虚拟现实场景显示装置，以使虚拟现实场景显示装置显示使用者的训练过程。
本实施例提供的上述机器人控制方法，通过目标导向的眼动能够刺激大脑活动，康复机器人能够辅助肢体运动，而虚拟现实技术能够增加训练的趣味性及沉浸感，三者相结合使得康复训练更加有效且有趣，使用户在沉浸式的虚拟环境中大脑和肢体同时得到训练，且康复运动轨迹完全由使用者决定，使用户的主动参与感更强。
本实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
对应于上述实施例所提供的机器人控制方法，本发明实施例提供了一种机器人控制装置，该装置可以应用于上述实施例提供的上肢康复机器人系统，参见图8所示的一种机器人控制装置结构示意图，该装置包括以下模块：
获取模块81，用于监测用户的注视位置。
控制模块82，用于基于注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制机械臂运动，基于机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动待训练手臂产生与注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
在一种实施方式中，上述控制模块82，进一步用于对注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及机械臂各关节的目标角度，确定机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将电流信号发送至机械臂，以控制机械臂的各关节角度。
在一种实施方式中，上述装置还包括：
画面更新模块，用于建立虚拟现实场景，并将虚拟现实场景发送至虚拟现实眼动分析装置；获取机械臂的当前位置，并根据机械臂的当前位置更新虚拟现实场景中虚拟手臂的位置。
本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使所述处理器实现上述实施例所述的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的上肢康复机器人系统、机器人控制方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种上肢康复机器人系统，其特征在于，包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；
所述虚拟现实眼动分析装置用于向用户显示虚拟现实场景，监测用户的注视位置，并将所述注视位置发送至所述机械臂控制器；
所述机械臂用于向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂运动；
所述机械臂控制器用于基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置在预设时间的变化量相对应的运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：虚拟现实控制器；
所述虚拟现实控制器用于建立所述虚拟现实场景，并将所述虚拟现实场景发送至所述虚拟现实眼动分析装置；其中，所述虚拟现实场景中包括训练提示。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实场景中还包括虚拟手臂；所述虚拟现实控制器还用于获取所述机械臂的当前位置，并根据所述机械臂的当前位置更新所述虚拟现实场景中所述虚拟手臂的位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：虚拟现实场景显示装置；
所述虚拟现实场景显示装置用于显示用户注视位置处对应的虚拟现实场景及所述虚拟手臂。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂控制器还用于对所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到所述机械臂各关节的目标角度；基于预设控制算法及所述机械臂各关节的目标角度，确定所述机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将所述电流信号发送至所述机械臂，以控制所述机械臂的各关节角度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实眼动分析装置包括虚拟现实眼动仪。
7.一种机器人控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的上肢康复机器人系统，所述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述机器人控制方法包括：
基于所述虚拟现实眼动分析装置向用户显示虚拟现实场景，并监测用户的注视位置；
基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，基于所述机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动的步骤，包括：
对所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，得到所述机械臂各关节的目标角度；
基于预设控制算法及所述机械臂各关节的目标角度，确定所述机械臂各关节的电机所需电流，得到电流信号，将所述电流信号发送至所述机械臂，以控制所述机械臂的各关节角度。
9.一种机器人控制装置，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的上肢康复机器人系统，所述上肢康复机器人系统包括：虚拟现实眼动分析装置、机械臂和机械臂控制器；所述机器人控制装置包括：
获取模块，用于监测用户的注视位置；
控制模块，用于基于所述注视位置在预设时间内的变化量进行逆运动计算，并控制所述机械臂运动，基于所述机械臂向用户的待训练手臂输出辅助力，以带动所述待训练手臂产生与所述注视位置的变化量相对应的运动轨迹。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求7至8任一项所述的方法的步骤。
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