CN114129392B - 可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人 - Google Patents

可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，包括：掌背平台，以及设于掌背平台的手指连杆机构和控制模块；手指连杆机构由单独的第一舵机驱动，且具有多个关节，每个关节由单独的第二舵机驱动；手指连杆机构的指尖位置设有压力传感器，用于检测与物体交互时的指尖力；控制模块接收指尖力，根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练动作，根据训练动作确定指尖目标位置；根据当前运动到达的位置和手指连杆机构的关节角度得到指尖当前位置，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，并形成控制指令，以驱动第一舵机和第二舵机动作。具有主动、被动两种训练模式，通过力反馈对指尖力进行调节，提高抓握稳定性。

Description

可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人
技术领域
本发明涉及康复机器人技术领域，特别是涉及一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
大部分的脑卒中患者会丧失单侧的手功能，一些神经肌肉损伤等疾病也会造成手功能丧失，所以术后要进行长期的康复训练。目前康复训练主要采取康复训练师辅助训练的方法，目前康复训练师的数目远远满足不了康复训练需求。可穿戴式外骨骼手功能康复机器人已被证明可以对康复训练起到有益效果，并且极大的提高了康复训练效率，降低了康复训练成本。
外骨骼手功能康复机器人只能进行单指康复训练或是只能进行辅助抓握。随着技术手段的不断发展，未来的外骨骼手功能康复机器人不应只有单一的功能，而是尽可能全面，既能进行康复训练又能辅助抓握；同时应具有穿戴舒适方便、能够长期持续运转的特点；并且外骨骼手功能康复机器人还应对于所有手部尺寸的患者均适用。但是目前并没有一款外骨骼手功能康复机器人可以具有多自由度、多种训练功能以及可以提供人机交互功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，在指尖接触部位加入压力传感器，对指尖力进行实时调控，使其具有主动、被动两种训练模式，并可自适应切换；根据指尖位置估计运动轨迹，并通过力反馈对抓握过程中的指尖力进行估计并精准调节，提高抓握过程的稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，包括：掌背平台，以及设于掌背平台的手指连杆机构和控制模块；
所述手指连杆机构由单独的第一舵机驱动，且具有多个关节，每个关节由单独的第二舵机驱动；所述手指连杆机构的指尖位置设有压力传感器，用于检测与物体交互时的指尖力；
所述控制模块接收指尖力，被配置为根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练动作，根据训练动作确定指尖目标位置；根据当前运动到达的位置和手指连杆机构的关节角度得到指尖当前位置，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，并形成控制指令，以驱动第一舵机和第二舵机动作。
作为可选择的实施方式，所述手指连杆机构具有4个自由度，包括手指底部连杆、近端指间关节、远端指间关节、指尖连杆；
所述手指底部连杆通过连接第一舵机设于掌背平台上；
所述手指底部连杆与近端指间关节通过第二舵机连接，实现近端指间关节的弯曲伸展功能；
所述近端指间关节与远端指间关节通过第二舵机连接，以水平面内的旋转自由度，实现手指的打开与并拢；
所述远端指间关节与指尖连杆通过锥齿轮模块连接，实现远端指尖关节的弯曲；
所述指尖连杆上设有压力传感器。
作为可选择的实施方式，所述手指底部连杆通过球面杆状关节与第一舵机连接，实现掌指关节的弯曲伸展功能。
作为可选择的实施方式，所述齿轮模块用于改变第二舵机的旋转方向，包括：锥齿轮、滚动轴承、连接单元和止动螺丝型紧锁环；
所述锥齿轮通过连接单元与第二舵机连接，并通过止动螺丝型紧锁环固定，以改变旋转方向；所述滚动轴承设于锥齿轮与连接单元之间，用于缓冲运动过程中的侧向压力，使锥齿轮在轴心处旋转。
作为可选择的实施方式，在所述控制模块中，根据训练动作确定指尖目标位置包括，根据训练动作估计指尖空间坐标，将指尖空间坐标转换为连杆空间运动向量，建立手指运动向量与连杆运动向量间的关系，确定指尖目标位置后形成控制指令，控制舵机的转矩和转速，以驱动舵机达到指尖目标位置。
作为可选择的实施方式，在所述控制模块中，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，根据指尖和抓握物体间的距离与目标指尖力的乘积得到所需扭矩，以此控制驱动第一舵机和第二舵机的动作。
作为可选择的实施方式，在所述控制模块中，还被配置为采用干扰观测控制算法，对舵机驱动后的指尖实际位置和指尖目标位置间的差异进行补偿。
作为可选择的实施方式，在所述控制模块中，根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练模式包括：所述训练模式包括主动训练模式和被动训练模式，若指尖力不超过启动阈值，则开启被动训练模式，否则开启主动训练模式；若满足启动阈值的指尖力的施加时间未满足时间段阈值，则在当前位置开启被动训练模式。
第二方面，本发明提供一种利用上述的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人的工作方法，包括：
设定训练动作和训练时间；
根据获取的指尖力调整训练模式，若指尖力超过启动阈值，则开启主动训练模式，否则开启被动训练模式，直至指尖力超过启动阈值；
在主动训练模式中，判断指尖力是否在预设时间段内始终达到启动阈值，若否，则在当前位置开启被动训练模式，直至指尖力超过启动阈值；
通过选定的训练模式下，根据训练动作确定指尖目标位置；根据当前运动到达的位置和手指连杆机构的关节角度得到指尖当前位置，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，并形成控制指令，驱动第一舵机和第二舵机动作，以在训练时间内完成训练动作。
作为可选择的实施方式，指尖力在预设时间段内始终达到启动阈值，则判断指尖力是否超过安全阈值，若是，则停止当前训练，否则保持完成训练动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，采用基于干扰观测器与力反馈的空间位置控制方法，根据指尖位置精确估计运动轨迹，并通过力反馈对抓握过程中的指尖力进行估计并精准调节，提高抓握过程的稳定性。
本发明提出的一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，保留了指尖的触觉感知能力，具有主动、被动两种训练模式，并且可以根据指尖力大小的指尖力施加时间自适应切换训练模式，更直观的量化患者的恢复程度，在手功能的康复训练以及辅助抓握中有着重要意义。
本发明提出的一种可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，适用于所有手部尺寸的患者，通过在指尖接触部位加入压力传感器，对指尖力进行实时调控，使其具有主动、被动两种训练模式，并且可以自适应切换训练模式；同时在抓握过程中对指尖力的调节能够更好的提高训练效果，增强安全性。
本发明附加方面的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
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人整体结构图；
图2为本发明实施例1提供的手指连杆机构具体结构图；
图3为本发明实施例1提供的锥齿轮模块的具体结构图；
图4为本发明实施例1提供的基于干扰观测器与力反馈的空间位置控制系统结构图；
图5为本发明实施例1提供的基于连杆向量的指尖空间坐标计算示意图；
图6为本发明实施例1提供的外骨骼康复机器人使用流程图；
其中，1、外骨骼小指，2、外骨骼无名指，3、外骨骼中指，4、外骨骼食指，5、掌背平台，6、外骨骼拇指；7、手指底部连杆，8、球面杆状关节，9、第一舵机，10、近端指间连杆，11、远端指间连杆，12、锥齿轮模块，13、指尖连杆，14、压力传感器，15、第二舵机；16、锥齿轮，17、滚动轴承，18、连接单元，19、止动螺丝型紧锁环。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种可精确调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，包括：掌背平台，以及设于掌背平台的手指连杆机构和控制模块；所述手指连杆机构由单独的第一舵机驱动，且具有多个关节，每个关节由单独的第二舵机驱动；所述手指连杆机构的指尖位置设有压力传感器，用于检测与物体交互时的指尖力；即用于检测指尖指腹与指背部的压力值；
所述控制模块接收指尖力，被配置为根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练动作，根据训练动作确定指尖目标位置；根据当前运动到达的位置和手指连杆机构的关节角度得到指尖当前位置，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，并形成控制指令，以驱动第一舵机和第二舵机动作。
在本实施例中，所述手指连杆机构具体为外骨骼小指1、外骨骼无名指2、外骨骼中指3、外骨骼食指4和外骨骼拇指6，每个手指连杆机构由独立的第一舵机9驱动，故在掌背平台5上设有5个第一舵机9，提供手指弯曲的主要动力。
在本实施例中，每个手指连杆机构具有4个自由度，对应除拇指外四指的4个自由度；对于拇指来说，在解剖学上有5个自由度，而本实施例将掌指关节与腕掌关节的内收外展合并成一个自由度，仅对指尖的位置进行控制，所以外骨骼拇指同样具有4个自由度，通过15个镶嵌在手指内部的微型舵机控制不同手指单元的运动，并通过蓝牙实现与上位机的无线传输。
如图2所示为手指连杆机构的具体结构，包括手指底部连杆7、近端指间连杆10、远端指间连杆11、指尖连杆13；外骨骼手指各个关节单元之间嵌套连接，由第二舵机15驱动，实现手指的弯曲、打开、闭合。
具体地，所述手指底部连杆7与第一舵机9镶嵌在掌背平台5上；且第一舵机9与手指底部连杆7之间通过球面杆状关节8相连接，实现掌指关节的弯曲伸展功能；
所述手指底部连杆7与近端指间连杆10通过第二舵机15连接，实现近端指间关节的弯曲伸展功能；
所述近端指间连杆10与远端指间连杆11通过第二舵机15连接，产生一个水平面内的旋转自由度，实现手指的打开与并拢；
所述远端指间连杆11与指尖连杆13通过锥齿轮模块12连接，所述锥齿轮模块12用于改变第二舵机15的旋转方向，实现远端指尖关节的弯曲，精确调整指尖姿势；
所述指尖连杆13设有指环，通过指环套在手指上；指环偏下方设有圆形的指环平台，所述指环平台上设有两个压力传感器14，分别检测指尖指腹与指背部的压力值。
优选地，每个手指连杆机构上设有3个第二舵机15提供手指各个关节运动的动力，故共设15个微型舵机，且第一舵机9尺寸大于第二舵机15。
优选地，本实施例的可穿戴外骨骼手功能康复机器人仅固定在手背和指尖上，对五指指尖的位置进行精准调控；且仅由指尖以及手背与手部接触，佩戴方便舒适，并且适用于所有手部尺寸的人。
优选地，所述压力传感器采用Force Sensing Resistors,FSR，FSR(压力传感器)可以作为力反馈保证系统的安全性。
如图3所示为锥齿轮模块12的具体结构图，包括：锥齿轮16、滚动轴承17、连接单元18和止动螺丝型紧锁环19；
所述锥齿轮16用于改变旋转方向，通过所述连接单元18与第二舵机15连接；通过所述止动螺丝型紧锁环19固定锥齿轮16，确保锥齿轮16与第二舵机15紧密连接。
所述滚动轴承17设于锥齿轮16与连接单元18之间，用于缓冲运动过程中侧向的压力，使锥齿轮16稳定的在轴心处旋转，增强系统的稳定性，避免由于侧向力太大导致锥齿轮模块崩开或者产生滑脱，同时减少能量损耗。
在本实施例中，在掌背平台5上还设有蓝牙模块；考虑到设备的便携性，与上位机通信使用蓝牙进行无线通信。该设备可用于脑卒中以及神经肌肉损伤引起的手功能受损患者的康复训练以及抓握辅助，能够进行指尖精准位置以及指尖力调节，人机交互性强，对于患者的康复训练、辅助抓握、感知运动评估等均具有重大意义。
在本实施例中，在掌背平台5上还设有电源模块，为整个手功能康复机器人的各模块提供电源。
在本实施例中，为了提高运动过程中的稳定性和精准性，采用基于干扰观测器与力反馈的空间位置控制方法，如图4所示，根据训练动作确定指尖目标位置；即根据训练动作估计指尖空间坐标，将指尖空间坐标转换为连杆空间运动向量，建立手指运动向量与连杆运动向量间的关系，确定指尖目标位置后，控制舵机的转矩和转速，以驱动舵机直至达到指尖目标位置。
如图5所示，首先建立基准坐标系，指尖在基准坐标系中的坐标为点T(x,y,z)，将指尖空间坐标用连杆空间运动向量表示，建立指尖空间坐标与连杆空间运动向量之间的函数关系为：
Tx＝l1cosθ1+l2cos(θ1+α)+l3+l5cosθ3+l6(-sinβsin(θ1+θ2+α)+cosβcos(θ1+θ2+α)cosθ3)+l7(-sin(β+θ4)sin(θ1+θ2+α)+cos(β+θ4)cos(θ1+θ2+α)cosθ3) (1)
Ty＝-(l5+l6cosβ)sinθ3+l7cos(β+θ4) (2)
Tz＝l1sinθ1+l2sin(θ1+α)+l4+l6(-sinβcos(θ1+θ2+α)+cosβsin(θ1+θ2+α)cosθ3)+l7(-sin(β+θ4)cos(θ1+θ2+α)+cos(β+θ4)sin(θ1+θ2+α)cosθ3) (3)
其中，l1-l7是连杆固定长度，α、β为连杆固定角度，均可以通过测量得出；θ1～θ4四个角度为每根手指四个舵机的旋转角度，可以精确控制并测量，从而对指尖位置进行精确控制。
在本实施例中，考虑实际运行可能受到外界干扰，引入电机动力学以实现精确的电流控制。采用干扰观测器DOB(disturbance observer)，其是一种鲁棒性高的干扰观测控制算法，将实际输出和模型输出之间的差异视为干扰，并进行相应的补偿。
本实施例根据电机电压和电流之间关系的标称模型，计算由控制电机运动的控制器产生的干扰；电机相应的电气动力学如下：
式中，V、R和L分别是电机电压、电阻和电感，Kω是反电动势(backelectromotiveforce,BEMF)。
由于手指自然运动缓慢，导致电机旋转缓慢，电流变化率和反电动势Kω对式(4)的影响很小，可以忽略这些项，所以模型的传递函数为：
其中，Gvi,n(s)是从电机电压到电流的传递函数。根据电机的电流输出，乘以式(5)的倒数，可以将其转换为标称电机电压，即控制输入。
考虑实际电机电压和标称电机电压之间的差异，对电动机的控制输入进行干扰和补偿；由于电机标称模型的逆是不可实现的，故采用Q滤波器来实现。使用低通滤波器作为Q滤波器，其为：
其中，截止频率ωq取值为10hz，ξ是干扰观测器的阻尼比，取值为0.707，以满足整个控制系统的鲁棒稳定性条件。
在本实施例中，引入力反馈函数对抓握过程进行优化，在抓握过程中，根据当前运动位置(θ1)和手指连杆机构的关节角度(θ2～θ4)得到指尖当前位置；根据指尖当前位置和抓握物体目标位置间的关系确定期望的指尖交互力Fd，将指尖和抓握物体之间的距离l乘以所需的指尖交互力Fd得到所需扭矩M，以此控制舵机转动，调节指尖力。
其中，l、Fd分别为目标位置与实际位置之间的距离和期望的交互力，Kτ为转矩常数，M为电机的扭矩。
在本实施例中，手功能康复机器人采用的是主、被动训练模式的调控。对于症状严重或者康复训练早期的患者应尽量采取被动训练模式，即患者不施加任何力，被动的由手功能康复机器人带动。对于康复训练中后期的患者，应当持续施加力量，才能使手功能康复机器人完成动作，如果运动过程中施加的指尖力长时间(500ms)达不到开启运动阈值，则手功能康复机器人在当前位置进入被动训练模式，手在手功能康复机器人的带动下继续运行达到预先设定的位置。
其次，在抓握过程中，为了提升安全性，当指尖力过大时，舵机会立即停止运动，进入休眠状态，手功能康复机器人立即停留在当前位置，直至再次受到运动指令时才会移动。
在本实施例中，如图6所示为手功能康复机器人的使用流程图，包括：
开始训练时，使用者佩戴手功能康复机器人，设定训练动作以及训练时间；所述训练动作包括单指运动、捏取运动、抓握运动等；
动作开始时，获取指尖力，根据指尖力的大小自适应的调整训练模式；如果指尖力超过设定阈值，则开启主动训练模式，即手功能康复机器人的运动速度与距离由施加的指尖力的大小和持续时间有关；
如果指尖力低于设定阈值，则开启被动训练模式，即手指被动的由手功能康复机器人带动至目标位置；
在主动训练过程中，持续检测指尖力，需要保证指尖力持续大于阈值，如果在设定时间段(500ms)内，始终不符合要求，则在当前位置开启被动训练模式，手功能康复机器人从手指当前位置继续带动手指运动到目标位置。
在本实施例中，在抓握动作中，不管是主动模式还是被动模式下，都会持续不断地检测指尖力，如果指尖力超过设定的安全阈值，手功能康复机器人会立即停止运动，直至再次接收到运动指令；
当达到设定的训练时间时，将手功能康复机器人取下，完成训练。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，其特征在于，包括：掌背平台，以及设于掌背平台上的手指连杆机构和控制模块；
所述手指连杆机构由单独的第一舵机驱动，所述手指连杆机构具有多个关节，每个关节由单独的第二舵机驱动；所述手指连杆机构的指尖位置设有压力传感器，用于检测与物体交互时的指尖力；
所述控制模块接收指尖力，被配置为根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练模式，在训练模式下根据预设训练动作确定指尖目标位置；根据当前运动到达的位置和手指连杆机构的关节角度得到指尖当前位置，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，并形成控制指令，以驱动第一舵机和第二舵机动作；
所述手指连杆机构具有四个自由度，包括手指底部连杆、近端指间连杆、远端指间连杆和指尖连杆；
所述手指底部连杆通过连接第一舵机设于掌背平台上；
所述手指底部连杆与近端指间连杆通过第二舵机连接，实现近端指间关节的弯曲伸展功能；
所述近端指间连杆与远端指间连杆通过第二舵机连接，产生一个水平面内的旋转自由度，实现手指的打开与并拢；
所述远端指间连杆与指尖连杆通过锥齿轮模块连接，实现远端指尖关节的弯曲；
所述指尖连杆上设有压力传感器；
所述锥齿轮模块用于改变远端指尖连杆处的第二舵机的旋转方向，所述锥齿轮模块包括：锥齿轮、滚动轴承、连接单元和止动螺丝型紧锁环；
所述锥齿轮通过连接单元与远端指尖连杆处的第二舵机连接，所述锥齿轮通过止动螺丝型紧锁环固定，锥齿轮用于改变远端指尖连杆处的第二舵机的旋转方向；所述滚动轴承设在锥齿轮与连接单元之间，用于缓冲运动过程中的侧向压力，使锥齿轮在轴心处旋转；
在所述控制模块中，根据训练动作确定指尖目标位置包括，根据训练动作估计指尖空间坐标，将指尖空间坐标转换为连杆空间运动向量，建立手指运动向量与连杆运动向量间的关系，确定指尖目标位置后形成控制指令，控制舵机的转矩和转速，以驱动舵机使得指尖到达指尖目标位置；
首先建立基准坐标系，指尖在基准坐标系中的坐标为点T(x,y,z)，将指尖空间坐标用连杆空间运动向量表示，建立指尖空间坐标与连杆空间运动向量之间的函数关系为：
Tx＝l1cosθ1+l2cos(θ1+α)+l3+l5cosθ3+l6(-sinβsin(θ1+θ2+α)+cosβcos(θ1+θ2+α)cosθ3)+l7(-sin(β+θ4)sin(θ1+θ2+α)+cos(β+θ4)cos(θ1+θ2+α)cosθ3) (1)
Ty＝-(l5+l6cosβ)sinθ3+l7cos(β+θ4) (2)
Tz＝l1sinθ1+l2sin(θ1+α)+l4+l6(-sinβcos(θ1+θ2+α)+cosβsin(θ1+θ2+α)cosθ3)+l7(-sin(β+θ4)cos(θ1+θ2+α)+cos(β+θ4)sin(θ1+θ2+α)cosθ3) (3)
其中，Tx、Ty、Tz分别为在基准坐标系中x、y、z方向的坐标分量；
l1为参考坐标系的坐标原点与第一舵机连杆端点之间的固定长度，l2为手指底部连杆固定长度，l3为近端指尖连杆固定长度，l4为l3与l5之间的垂直距离，l5为手指中部连杆固定长度，l6为远端指尖连杆固定长度，l7为指尖连杆固定长度；
α为l1与l2之间的夹角的补角，β为l5与l6之间的夹角的补角；
θ1为第一舵机的旋转角度，θ2为手指底部连杆与近端指间连杆之间的第二舵机的旋转角度，θ3为近端指间连杆与远端指间连杆之间的第二舵机的旋转角度，θ4为远端指尖连杆处的第二舵机的旋转角度。
2.如权利要求1所述的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，其特征在于，所述手指底部连杆通过球面杆状关节与第一舵机连接，实现掌指关节的弯曲伸展功能。
3.如权利要求1所述的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，其特征在于，在所述控制模块中，根据指尖当前位置和指尖目标位置得到目标指尖力，根据指尖和抓握物体间的距离与目标指尖力的乘积得到所需扭矩，以此控制驱动第一舵机和第二舵机的动作。
4.如权利要求1所述的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，其特征在于，在所述控制模块中，还被配置为采用干扰观测控制算法，对第一舵机和第二舵机驱动后的指尖实际位置和指尖目标位置间的差异进行补偿。
5.如权利要求1所述的可调控末端指尖力的自适应冗余驱动外骨骼康复机器人，其特征在于，在所述控制模块中，根据指尖力和指尖力的施加时间调整训练模式包括：所述训练模式包括主动训练模式和被动训练模式，若指尖力不超过启动阈值，则开启被动训练模式，否则开启主动训练模式；若满足启动阈值的指尖力的施加时间未满足时间段阈值，则在当前位置开启被动训练模式。
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