CN203417440U - 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统 - Google Patents

一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统 Download PDF

Info

Publication number
CN203417440U
CN203417440U CN201320293823.9U CN201320293823U CN203417440U CN 203417440 U CN203417440 U CN 203417440U CN 201320293823 U CN201320293823 U CN 201320293823U CN 203417440 U CN203417440 U CN 203417440U
Authority
CN
China
Prior art keywords
place
force sensor
host computer
force
shank
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320293823.9U
Other languages
English (en)
Inventor
葛树志
贺威
王茂永
唐皓月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201320293823.9U priority Critical patent/CN203417440U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203417440U publication Critical patent/CN203417440U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统引入了多种传感器和两种仲裁装置，相对于其他下肢康复训练设备，本实用新型更便宜，提高了系统稳定性和柔顺性，大大减轻了对病人的二次伤害，并在主动训练时能更好的跟随人体运动。

Description

一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统
技术领域
本实用新型属于下肢康复设备技术领域，更为具体地讲，涉及一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统。
背景技术
随着社会的发展，偏瘫患者的生活渐渐地得到了社会的普遍关注，他们对康复训练设备的需求也越发迫切；下肢康复训练机械作为康复治疗的一种机械设备，正是在这样的背景下得到了迅速发展。对可穿戴型步行助力机器人来说，因外骨髂的运动以人的意图为导向，需实时、准确的检测人体运动参数，而人体运动参数具有时变性和复杂性的特点，这对机器人的感知系统提出了更高的要求。康复机器人设备中最重要的一环就是感知系统的设计。病人的实时步态需要通过感知系统来获得，感知系统采集的数据也是控制信号的根据。
目前市场上的同类产品的感知系统大多是基于采集角度加速度信息或者采集肌电信号；以上两者中，虽然角度传感器检测人体运动位置与加速度传感器检测人体运动趋势，而且方法简单，但是角度信息和加速度信息都滞后于力信息，这样可能使控制滞后，穿戴机器人的柔顺性降低。而且其角度传感器安装有一定难度，加速度传感器对人体运动反映过于敏感，可能会检测一些震动信息，从而引入误判。由于肌电传感器是根据肌肉活动时皮肤表面传送的微弱电流信号或肌肉的软硬程度来推断人的行为意识，导致所采用的大部分传感器要与人体肌肤直接接触并粘贴在肌肤上，需要特别的固定装置，这样直接导致穿戴上的不方便；人体分泌的汗液、传感器安装的好坏等将影响所获取信息的稳定与准确性，而且信息量大而复杂，易受干扰，从而使控制易于滞后。另外肌电装置价格昂贵，不适合广泛的推向普通市场。以上两者均有较大的性能提升空间。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有不足，提供一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统，以解决现有下肢康复设备感知系统控制信息滞后，步态误判率高和价格昂贵的问题，进一步提高康复设备的柔顺性和准确性。
为实现上述目的，本实用新型可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统，其特征在于，包括：
背包（1）、髋关节处编码器（2）、大腿处二维力传感器（3）、大腿处加速度传感器（4）、膝关节处编码器（5）、小腿处二维力传感器（6）、小腿处加速度传感器（7）、六维力/力矩传感器（8）、脚底压力传感器（9）；
所述背包包含两部分，一是下位机，所述下位机是指安放在背包中的单片机和相应的电路结构，该结构主要用以进行反馈和步态数据的采集，处理，并通过CAN总线传递给上位机。二是上位机，所述上位机是指安放在背包中的ARM板和相应电路结构，该结构主要用来接收下位机处理好的数据，通过一定的控制策略对执行器件输出执行命令。上位机中设置两种软件仲裁机构，仲裁机构一用来接收上述传感器的中断申请，并接收先申请中断的传感器数据，自动放弃后到达的数据。这样就成功采集到了最实时的反馈信息。仲裁机构二是用来接收上述两种传感器检测的步态信息，并和通过利用图像捕捉和测力台获得的标准步态信息进行拟合，自动选择更为接近的一组步态信息作为当前的步态值。
所述的安装在膝关节、髋关节处的编码器（2）、（5）为绝对值编码器即角度传感器，绝对值编码器用来测量膝关节和髋关节的实时角度；
所述大腿处加速度传感器（4）、小腿处加速度传感器（7）用于测量安装在外骨骼大腿、小腿的加速度值，并提供给上位机的控制系统，作为控制反馈；
所述大腿处二维力传感器（3）、小腿处二维力传感器（6）是指安装在机器人大腿和小腿机械结构上的用以测量人体和机械装置间相互作用力的二维压力传感器，用于获得的压力信息，并提供给上位机的控制系统，作为控制反馈；
所述脚底压力传感器（9）为安装在脚底的一维力传感器，用以测量地面对人脚底的反力，脚底信息提供给上位机，用来进行步态周期的划分；
所述六维力/力矩传感器（8）为六维力传感器、姿态传感器和柔性力传感器阵列，指安装在机器人脚部的实现对姿态信息的实时高速采集与处理的三种传感器。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统引入了多种传感器和两种仲裁装置，相对于其他下肢康复训练设备，本实用新型更便宜，提高了系统稳定性和柔顺性，大大减轻了对病人的二次伤害，并在主动训练时能更好的跟随人体运动。
附图说明
图1是本实用新型可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统一种具体实施方式结构图；
图2是图1所示脚底压力传感器与六维力/力矩传感器的安装位置图；
图3是图1所示可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1是本实用新型可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统一种具体实施方式结构图。
在本实施例中，如图1所示，本实用新型可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统包括：背包1、髋关节处编码器2、大腿处二维力传感器3、大腿处加速度传感器4、膝关节处编码器5、小腿处二维力传感器6、小腿处加速度传感器7、六维力/力矩传感器8、脚底压力传感器9分别安装于相应位置处，采集相应的传感器信息送到上位机进行感知。
图2是图1所示的图二为脚底压力传感器与六维力/力矩传感器的安装位置图。
六维力/力矩传感器8输出的模拟信号经过电压跟随其后接入下位机进行AD转换，下位机将得到的数据经CAN总线与上位机进行通信。姿态传感器是送入下位机经AD转换后与上位机进行通信。柔性力传感器经应变电桥调零电路放大电路滤波电路后到达下位机进行AD变换数字滤波后经CAN总线与上位机进行通信。脚底压力信号RC滤波电路后送入下位机进行AD转换，通过CAN总线与上位机进行通信。编码器获得的模拟量直接送入下位机进行AD转换。经CAN总线与上位机进行通信。
图3是图1所示可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统的工作原理图。
在本实施例中，如图3所示，编码器采集髋关节、膝关节的角度信息，二维力传感器采集人体与骨架的接触力信息，加速度传感器采集大腿、小腿的加速度信息，压力传感器采集交底压力信息，六维力/力矩传感器采集脚部姿态信息，然后通过Can总线发送给下位机中的采集板块，再发送到上位机的控制板卡，从而实现对人体的感知。
尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统，其特征在于，包括： 
背包（1）、髋关节处编码器（2）、大腿处二维力传感器（3）、大腿处加速度传感器（4）、膝关节处编码器（5）、小腿处二维力传感器（6）、小腿处加速度传感器（7）、六维力/力矩传感器（8）、脚底压力传感器（9）； 
所述背包包含两部分，一是下位机，所述下位机是指安放在背包中的单片机和相应的电路结构，该结构主要用以进行反馈和步态数据的采集，处理，并通过CAN总线传递给上位机；二是上位机，所述上位机是指安放在背包中的ARM板和相应电路结构，该结构主要用来接收下位机处理好的数据，通过一定的控制策略对执行器件输出执行命令； 
所述的安装在膝关节处的编码器（5）、髋关节处的编码器（2）为绝对值编码器即角度传感器，绝对值编码器用来测量膝关节和髋关节的实时角度； 
所述大腿处加速度传感器（4）、小腿处加速度传感器（7）用于测量安装在外骨骼大腿、小腿的加速度值，并提供给上位机的控制系统，作为控制反馈； 
所述大腿处二维力传感器（3）、小腿处二维力传感器（6）是指安装在机器人大腿和小腿机械结构上的用以测量人体和机械装置间相互作用力的二维压力传感器，用于获得的压力信息，并提供给上位机的控制系统，作为控制反馈； 
所述脚底压力传感器（9）为安装在脚底的一维力传感器，用以测量地面对人脚底的反力，脚底信息提供给上位机，用来进行步态周期的划分； 
所述六维力/力矩传感器（8）为六维力传感器、姿态传感器和柔性力传感器阵列，指安装在机器人脚部的实现对姿态信息的实时高速采集与处理的三种传感器。 
CN201320293823.9U 2013-05-27 2013-05-27 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统 Expired - Fee Related CN203417440U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320293823.9U CN203417440U (zh) 2013-05-27 2013-05-27 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320293823.9U CN203417440U (zh) 2013-05-27 2013-05-27 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203417440U true CN203417440U (zh) 2014-02-05

Family

ID=50016548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320293823.9U Expired - Fee Related CN203417440U (zh) 2013-05-27 2013-05-27 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203417440U (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104490563A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 电子科技大学 一种基于气动肌肉的智能可穿戴下肢
CN105147298A (zh) * 2015-10-16 2015-12-16 北京机械设备研究所 一种外骨骼状态检测方法
CN105267010A (zh) * 2014-07-24 2016-01-27 三星电子株式会社 运动辅助设备及控制运动辅助设备的方法
CN106389073A (zh) * 2016-11-30 2017-02-15 深圳市迈步机器人科技有限公司 外骨骼机械装置
CN107933735A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 华中科技大学 一种具有主被动柔顺功能的双足机器人脚部机构
CN109953761A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 浙江大学 一种下肢康复机器人感知系统及运动意图推理方法
CN110320845A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 上海博灵机器人科技有限责任公司 一种多路数据采集系统
CN110974610A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 宿州学院 一种用于可穿戴肢体功能康复与治疗设备的数据采集系统
CN111084706A (zh) * 2019-12-07 2020-05-01 宿州学院 一种指定关节转角的主动运动的人机交互系统
CN111192656A (zh) * 2019-12-09 2020-05-22 宿州学院 一种可穿戴肢体功能康复与治疗智能设备控制系统
CN111281746A (zh) * 2020-03-07 2020-06-16 宿州学院 一种下肢康复机器人的驱动装置
CN113733056A (zh) * 2021-09-23 2021-12-03 无锡美安雷克斯医疗机器人有限公司 一种自平衡外骨骼机器人

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105267010B (zh) * 2014-07-24 2020-07-10 三星电子株式会社 运动辅助设备及控制运动辅助设备的方法
CN105267010A (zh) * 2014-07-24 2016-01-27 三星电子株式会社 运动辅助设备及控制运动辅助设备的方法
US11833067B2 (en) 2014-07-24 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus and method of controlling the same
CN111658447B (zh) * 2014-07-24 2023-01-13 三星电子株式会社 控制运动辅助设备的方法
US10265196B2 (en) 2014-07-24 2019-04-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus and method of controlling the same
US11304828B2 (en) 2014-07-24 2022-04-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus and method of controlling the same
CN111658447A (zh) * 2014-07-24 2020-09-15 三星电子株式会社 控制运动辅助设备的方法
CN104490563A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 电子科技大学 一种基于气动肌肉的智能可穿戴下肢
CN105147298A (zh) * 2015-10-16 2015-12-16 北京机械设备研究所 一种外骨骼状态检测方法
CN106389073B (zh) * 2016-11-30 2018-09-04 深圳市迈步机器人科技有限公司 外骨骼机械装置
CN106389073A (zh) * 2016-11-30 2017-02-15 深圳市迈步机器人科技有限公司 外骨骼机械装置
CN107933735B (zh) * 2017-11-27 2019-07-09 华中科技大学 一种具有主被动柔顺功能的双足机器人脚部机构
CN107933735A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 华中科技大学 一种具有主被动柔顺功能的双足机器人脚部机构
CN109953761B (zh) * 2017-12-22 2021-10-22 浙江大学 一种下肢康复机器人运动意图推理方法
CN109953761A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 浙江大学 一种下肢康复机器人感知系统及运动意图推理方法
CN110320845A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 上海博灵机器人科技有限责任公司 一种多路数据采集系统
CN111084706A (zh) * 2019-12-07 2020-05-01 宿州学院 一种指定关节转角的主动运动的人机交互系统
CN110974610A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 宿州学院 一种用于可穿戴肢体功能康复与治疗设备的数据采集系统
CN111192656A (zh) * 2019-12-09 2020-05-22 宿州学院 一种可穿戴肢体功能康复与治疗智能设备控制系统
CN111281746A (zh) * 2020-03-07 2020-06-16 宿州学院 一种下肢康复机器人的驱动装置
CN113733056A (zh) * 2021-09-23 2021-12-03 无锡美安雷克斯医疗机器人有限公司 一种自平衡外骨骼机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203417440U (zh) 一种可穿戴式气动下肢康复机器人复合感知系统
Jiang Combination of wearable sensors and internet of things and its application in sports rehabilitation
CN103750841B (zh) 基于mems惯性传感器的人体膝关节角度无线检测系统及方法
CN107788991A (zh) 可穿戴式下肢康复评估系统
CN110916679A (zh) 一种人体下肢位姿步态检测装置及方法
CN105249943A (zh) 一种智能衣服控制系统及其控制方法
CN109910024B (zh) 一种面向背抱式移乘护理机器人的人体姿势识别系统
CN108992071A (zh) 一种下肢外骨骼式步态分析系统
CN110537921A (zh) 一种便携式步态多传感数据采集系统
CN112617806B (zh) 一种行走姿态训练的智能装置
CN103989480A (zh) 基于Android系统的膝骨性关节炎运动监测方法
CN201533842U (zh) 穿戴式手臂震颤检测装置
CN107049325B (zh) 一种新型的穿戴式手部外骨骼力-位移实时检测系统及检测方法
CN110123329B (zh) 一种用于配合运动辅助下肢外骨骼进行人体位置调整的智能机械架及其控制方法
CN203898286U (zh) 人体运动信号的无线采集与实时分析系统
CN203634173U (zh) 一种人体三维姿态和行为状态传感监测装置
CN209574702U (zh) 一种下肢外骨骼式步态分析系统
CN210541563U (zh) 一种可穿戴式足底压力测量装置
CN205126247U (zh) 一种具有步态分析功能的智能鞋垫
CN204698573U (zh) 运动类型测量装置及运动类型测量智能鞋
CN205548535U (zh) 一种健康状况检测智能手环
CN110880371A (zh) 一种人体姿态测试及健康监测管理系统
CN211066621U (zh) 一种用于配合运动辅助下肢外骨骼进行人体位置调整的智能机械架
CN211300970U (zh) 一种外骨骼康复机器人控制系统
Chen et al. An adaptive gait learning strategy for lower limb exoskeleton robot

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140205

Termination date: 20160527