CN220446477U - 外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统，其中控制系统包括第一传感单元，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；处理单元，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息；交互单元，用于展示所述测评信息。本实用新型提供的外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统，通过采集人与机器人本体交互时的交互信息，进而由处理单元对交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，通过交互单元进行展示，使得人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验能够得到直观展现，从而优化外骨骼机器人的用户体验。

Description

外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统。

背景技术

外骨骼(exoskeleton)可穿戴于人体，以增强人体行动能力、减轻负重，通常由金属或碳纤维等材料制成结构。在医疗卫生、健康护理、助老助残领域，基于外骨骼的康复机器人(rehabilitation robot)即用于辅助肢体运动功能障碍或失能人员进行康复训练与肢体功能恢复、重建、增强等的机器人。

目前针对外骨骼机器人的控制系统，多是通过预先设置的固定控制程序实现，可给出的训练测评结果也局限于训练时间、训练强度一类与控制程序之间关联的数据，并不能反映人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验。

实用新型内容

本实用新型提供一种外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统，用以解决现有技术中基于外骨骼机器人的训练测评无法反映人员训练中的实际体验的缺陷。

本实用新型提供一种外骨骼机器人控制系统，包括：

第一传感单元，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；

处理单元，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息；

交互单元，用于展示所述测评信息。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述处理单元包括：

识别子单元，用于对所述交互信息进行语音识别和/或面部识别，得到所述识别结果；

测评子单元，用于基于所述识别结果，生成所述测评信息；

参数调整子单元，用于基于所述测评信息，调整所述机器人本体的运行参数。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述识别子单元还用于对所述交互信息进行指令识别，得到用户指令；

所述参数调整子单元还用于基于所述用户指令调整所述机器人本体的运行参数。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，还包括：

第二传感单元，用于采集人与所述机器人本体交互时的运动信息；

所述参数调整子单元还用于基于所述运动信息，调整所述机器人本体的运行参数。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述第二传感单元设置在所述机器人本体的关节运动单元处。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述交互单元还用于展示所述运行参数和/或所述运动信息。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述交互单元还用于接收选定训练模式；

所述参数调整子单元还用于基于所述选定训练模式调整所述机器人本体的运行参数，所述选定训练模式为被动训练、主动训练和主被动混合训练中的一种。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，所述参数调整子单元具体用于：

在所述选定训练模式为被动训练的情况下，基于预设行程范围调整所述运行参数中的行程参数；

在所述选定训练模式为主动训练的情况下，基于预设角度范围调整所述运行参数中的角度参数。

根据本实用新型提供的一种外骨骼机器人控制系统，还包括能源单元、存储单元和数据传输单元中的至少一种；

所述能源单元分别与所述机器人本体、所述第一传感单元、所述处理单元和所述交互单元连接，所述处理单元还用于在与所述能源单元接通时发起自检程序；

所述存储单元与所述处理单元连接，所述存储单元用于存储所述交互信息、所述识别结果和所述测评信息中的至少一种；

所述数据传输单元与所述处理单元连接。

本实用新型还提供一种外骨骼机器人系统，包括：

机器人本体；

第一传感单元，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；

处理单元，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息；

交互单元，用于展示所述测评信息。

本实用新型提供的外骨骼机器人控制系统和外骨骼机器人系统，通过第一传感单元采集人与机器人本体交互时的交互信息，进而由处理单元对交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，通过交互单元进行展示，使得人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验能够得到直观展现，从而优化外骨骼机器人的用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的外骨骼机器人控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的处理单元的结构示意图；

图3是本实用新型提供的机器人本体的结构示意图；

图4是本实用新型提供的外骨骼机器人系统的结构示意图；

附图标记：

110：第一传感单元；120：处理单元；130：交互单元；

121：识别子单元；122：测评子单元；123：参数调整子单元；

200：机器人本体；210：关节运动单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型提供的外骨骼机器人控制系统的结构示意图，如图1所示，外骨骼机器人控制系统包括：

第一传感单元110，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；

处理单元120，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息；

交互单元130，用于展示所述测评信息。

可以理解的是，此处的外骨骼机器人控制系统，可用于实现各类外骨骼机器人的控制，例如可用于实现外骨骼康复训练机器人的控制。

具体地，外骨骼机器人控制系统中，第一传感单元110、处理单元120和交互单元130顺次连接。

其中，第一传感单元110用于采集人与机器人本体交互时的交互信息。此处，机器人本体即外骨骼机器人的设备本体，亦可以理解为外骨骼机器人的执行系统(executionsystem)，即通过电机、液压、气动等驱动外骨骼康复训练机器人运动的执行机构。

第一传感单元110即直接检测人与机器人本体交互时，在视觉和/或听觉上的人的相关状态的传感器，第一传感单元110可以包括麦克风、摄像头等传感器，由此采集所得的交互信息可以包括人与机器人本体交互时人的语音数据，人与机器人本体交互时人的人脸图像或者视频数据等，可以理解的是，此处的语音数据反映的是在听觉上的人的状态，人脸图像或者视频数据反映的是在视觉上的人的状态；第一传感单元110还可以包括例如ToF(Time of flight，飞行时间)传感器、结构光传感器、雷达或者超声等测距传感器，由此采集所得的交互信息可以包括人与机器人本体交互时人的各个部位与机器人本体之间的距离数据，可以理解的是，此处的人的各部位与机器人本体之间的距离数据，能够体现人在与机器人本体交互时的姿态，即反映在视觉上的人的状态。

第一传感单元110在采集得到交互信息之后，可以将交互信息传输到处理单元120。此处，处理单元120可以是CPU(central processing unit，中央处理器)、DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等电子设备。处理单元120应设置有通信接口，且支持1个或多个通信接口。

处理单元120在获取到交互信息之后，即可针对交互信息进行识别。可以理解的是，具体执行何种识别，需要依据交互信息具体包含的数据类型而定，例如针对交互信息中包含语音数据的情况，通过语音识别获取识别结果，针对交互信息中包含图像或者视频数据的情况，通过面部识别获取识别结果，也可以基于手势识别或者姿态识别获取识别结果；又例如，针对交互信息中包含距离数据的情况，通过位姿识别获取识别结果。上述各类识别均可以通过相应的识别算法实现。

另外，处理单元120在得到识别结果之后，可以基于识别结果生成测评信息。此处，基于识别结果生成测评信息，可以是直接将识别结果作为测评信息，以此反映人在与机器人本体交互过程中的真实体验感受；或者，可以基于预先构建的各类识别结果与测评信息之间的对应关系，直接获取与识别结果对应的测评信息，例如面部识别所得的面部表情的识别结果是轻松，则获取与轻松对应的测评信息如训练强度偏低作为测评信息，又例如语音识别所得的文本识别结果包含“吃力”、“有点难”等信息，则将与“吃力”、“有点难”一类信息对应的测评信息如训练强度偏高作为测评信息。此处，各类识别结果与测评信息之间的对应关系即预先设定的规则，将识别结果与预先设定的规则进行匹配以获取对应的测评信息，可以调用规则匹配算法实现。

处理单元120在得到测评信息之后，即可将测评信息传输到交互单元130。此处的交互单元130是用于实现人机交互的接口，例如可以是触摸屏，或者是麦克风+扬声器的组合，或者还可以是AR/VR眼镜等，本实用新型实施例不对此作具体限定。交互单元130可以是能够单独使用的智能终端，例如智能手机、平板电脑等，交互单元130与外骨骼机器人系统分离式设置，在需要应用交互单元130时，通过有线或者无线连接方式将交互单元130与处理单元120连接；或者，交互单元130也可以一体式设置在机器人本体上，本实用新型实施例对此不作具体限定。交互单元130可以展示获取到的测评信息，此处的展示方式可以是显示，也可以是语音播报等。

本实用新型实施例提供的控制系统，通过第一传感单元采集人与机器人本体交互时的交互信息，进而由处理单元对交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，通过交互单元进行展示，使得人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验能够得到直观展现，从而优化外骨骼机器人的用户体验。

基于上述实施例，图2是本实用新型提供的处理单元的结构示意图，如图2所示，处理单元120包括：

识别子单元121，用于对所述交互信息进行语音识别和/或面部识别，得到所述识别结果；

测评子单元122，用于基于所述识别结果，生成所述测评信息；

参数调整子单元123，用于基于所述测评信息，调整所述机器人本体的运行参数。

具体地，针对于处理单元120，可以根据处理单元120具体执行的任务，作进一步功能划分。即，处理单元120可以包含顺次连接的识别子单元121、测评子单元122和参数调整子单元123。

其中，识别子单元121用于对交互信息进行语音识别和/或面部识别，以得到识别结果。可以理解的是，此处的语音识别，用于识别交互信息中的语音数据，从而获取语音数据对应的转写文本，即实现语音转写；面部识别，用于实现交互信息中的人脸图像或者视频数据中的人脸表情，从而获取人脸图像或视频数据中的表情信息，即实现情绪识别。

测评子单元122可以接收识别子单元121传输的识别结果，并且基于识别结果生成测评信息；此处，测评信息的生成可以是基于预先构建的各类识别结果与测评信息之间的对应关系，直接获取与识别结果对应的测评信息，或者也可以是将识别结果填入预先设定的模板中，例如将识别结果“轻松”，以及与“轻松”对应的测评信息“训练强度偏低”填入预先设定的模板，以输出“你看起来很轻松，目前的训练强度偏低，是否需要调高强度”的文字或者语音。

此外，处理单元120中还包括参数调整子单元123，参数调整子单元123可以接收测评子单元122传输的测评信息，并基于测评信息，调整机器人本体的运行参数。此处，运行参数的调整，可以是基于预先构建的各类测评信息与运行参数之间的对应关系实现的，即可以获取与测评信息对应的运行参数作为新的运行参数以供机器人本体运行，或者可以基于预先构建的各类测评信息与调整参数之间的对应关系实现，即可以获取与测评信息对应的调整参数，并应用调整参数对目前的运行参数进行调整，从而得到新的运行参数以供机器人本体运行，本实用新型实施例对此不作具体限定。

此处的运行参数可以包括运动阻力、运动速度、驱动力矩、关节运动角度以及训练时间中的至少一种。其中，运动阻力即抗阻训练时的运动阻力，可设定或调节。运动速度即被动训练时的运动速度，可设定。驱动力矩不应超过制造商的规定值，以免带来安全风险。关节运动角度可以划分为主动训练和被动训练时的情况：主动训练时，机器人可满足的关节运动角度应不小于相应的人体关节正常活动度；被动训练时，关节运动角度应可在相应的人体关节正常活动度范围内进行设定或调节，且实际关节运动角度相对于设定值或调节值的允差应不超过±5°，但不应超过最大活动范围的起始位及终端位允许的极限值。训练时间应可在制造商规定的范围内进行设定并显示，计时的示值误差应不超过设定值的±10％。此外，运行参数还可以包含续航时长，此处的续航时长要求在满电和空载状态下，可以支持设备连续运行不少于4h，充满电时间不宜大于2h或者电源可以实现安全地快速更换。

本实用新型实施例提供的控制系统，基于测评信息调整机器人本体的运行参数，从而使得机器人本体的运行能够更加贴合人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验，从而优化用户体验。

基于上述任一实施例，所述识别子单元121还用于对所述交互信息进行指令识别，得到用户指令；

相应地，所述参数调整子单元123还用于基于所述用户指令调整所述机器人本体的运行参数。

具体地，在处理单元120中，识别子单元121还可以与参数调整子单元123直接连接。考虑到交互信息中可以包含人在通过外骨骼机器人训练过程中的语音数据，而语音数据可能包含以语音形式展现的控制指令，由此识别子单元121可以针对采集到的交互信息进行指令识别，具体可以是针对交互信息中的语音数据进行指令识别，以获取交互信息中包含的控制指令，即用户指令。此处的用户指令，可以是用于调整机器人本体的运行参数的指令，例如“减小运动阻力”、“加大驱动力矩”等。可以理解的是，此处的指令识别，可以通过调用指令识别算法实现，例如可以通过结合语音识别和意图理解算法实现指令识别。

在识别得到用户指令之后，识别子单元121可以将用户指令传输到参数调整子单元123，参数调整子单元123在接收到用户指令之后，即可基于用户指令实现机器人本体的运行参数的调整。此处，基于用户指令的运行参数调整，可以确定用户指令中指示的指定参数，并基于用户指令中指示的目标值，将运行参数中的指定参数调整至目标值，或者可以是基于用户指令中指示的调整步长或者调整方向，将运行参数中的指定参数按照调整步长或者调整方向进行调整，本实用新型实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，外骨骼机器人控制系统还包括：

第二传感单元，用于采集人与所述机器人本体交互时的运动信息；

所述参数调整子单元还用于基于所述运动信息，调整所述机器人本体的运行参数。

具体地，在第一传感单元110之外，外骨骼机器人控制系统还包括第二传感单元。区别于用于采集侧重于人的交互信息的第一传感单元110，第二传感单元用于感知人与机器人本体交互时的运动情况，进而采集侧重于机器人主体的运动信息。此处的第二传感单元可以包括用于测量位姿信息运动信息的传感器，例如位移传感器、速度传感器、加速度计等，还可以包含用于测量力或者力矩的传感器，例如压力传感器等。运动信息用于反映人与机器人本体交互时机器人本体的内部状态，运动信息可以包含运动位姿、运动速度、相互作用力等。

第二传感单元可以与处理单元中的参数调整子单元连接，第二传感单元在采集得到运动信息之后，可以将运动信息传输到参数调整子单元，参数调整子单元在接收到运动信息之后，即可基于运动信息调整机器人本体的运行参数。此处，针对运行参数的调整，可以是基于预先构建的各类运动信息与运行参数之间的对应关系实现的，即可以获取与运动信息对应的运行参数作为新的运行参数以供机器人本体运行，或者可以基于预先构建的各类运动信息与调整参数之间的对应关系实现，即可以获取与运动信息对应的调整参数，并应用调整参数对目前的运行参数进行调整，从而得到新的运行参数以供机器人本体运行，本实用新型实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，所述第二传感单元设置在所述机器人本体的关节运动单元处。

具体地，图3是本实用新型提供的机器人本体的结构示意图，如图3所示，机器人本体设置有关节运动单元210，以便于带动人的肢体关节运动或由人的肢体带动机器人本体运动。在关节运动单元210处设置第二传感单元以测量包含位姿在内的运动信息，能够更加便利、准确地获取人与机器人本体交互时运动位姿。此处，设置在关节运动单元210处设置第二传感单元，可以是具有力或力矩测量功能的传感器或装置。例如，第二传感单元可用于测量包含关节运动角度在内的运动信息，此处的第二传感器可以包含角度仪。

基于上述任一实施例，所述交互单元还用于展示所述运行参数和/或所述运动信息。

具体地，基于处理单元和交互单元之间的连接关系，处理单元中的参数调整子单元在实现机器人本体的运行参数的调节的同时，还可以将调节后的运行参数同步到交互单元，以使得交互单元能够对运行参数进行展示，以便于用户可以直观获知当前人与机器人本体交互的情况。

此外，参数调整子单元在基于运动信息调整机器人本体的运行参数时，还可以将运动信息也一并同步到交互单元，以便于交互单元能够对运动信息进行展示。或者，第二传感单元还可以直接与交互单元连接，从而将采集所得的运动信息直接传输到交互单元，以便于交互单元直接展示运动信息。

基于上述任一实施例，所述交互单元还用于接收选定训练模式；

所述参数调整子单元还用于基于所述选定训练模式调整所述机器人本体的运行参数，所述选定训练模式为被动训练、主动训练和主被动混合训练中的一种。

具体地，交互单元作为人机交互的接口，可以接收选定训练模式。此处的选定训练模式，即，由用户从多个训练模式中选定的机器人本体所执行的模式。此处，交互单元可以通过自带麦克风接收用户口述的包含有选定训练模式的语音，也可以通过自带的触摸屏上显示的虚拟按键接收用户选择选定训练模式的触摸操作，还可以通过自带的实体按键接收用户选择选定训练模式的按压操作，本实用新型实施例对此不作具体限定。可以理解的是，通过交互单元，可以实现训练模式的人为选定。

交互单元在接收到选定训练模式之后，即可将选定训练模式发送到处理单元的参数调整子单元，参数调整子单元在接收到选定训练模式之后，即可获取预先设定的与选定训练模式相对应的运行参数，以实现运行参数的调整。

此处，选定训练模式为被动训练、主动训练和主被动混合训练中的一种。其中，被动训练(passive training)是完全由机器人本体施力于人体的某一部分肢体，从而带动肢体关节做运动的训练，动力来源于机器人本体设备。主动训练(active training)是肢体带动机器人本体运动而进行的训练，主要动力来源于受训者自身肌力。主被动混合训练即混合执行被动训练和主动训练的训练模式。进一步地，主动训练可以包含主动助力训练和抗阻训练两种，其中主动助力训练(assistive training)是机器人提供辅助力，配合并帮助肢体进行运动，以使肢体做连贯运动的主动训练。抗阻训练(resistive training)是机器人提供阻力，肢体抵抗此外力进行运动，以恢复和锻炼肌力和肌肉耐力的主动训练。

基于上述任一实施例，所述参数调整子单元具体用于：

在所述选定训练模式为被动训练的情况下，基于预设行程范围调整所述运行参数中的行程参数；

在所述选定训练模式为主动训练的情况下，基于预设角度范围调整所述运行参数中的角度参数。

具体地，参数调整子单元在基于选定训练模式进行运行参数调整时，可以基于不同的选定训练模式调整运行参数中的不同参数类型，由此实现针对性的运行参数调整，以保证外骨骼机器人的使用安全。

在选定训练模式为被动训练的情况下，需要有运行范围限定要求的运动部位应提供终端限位或其他限位方式作为最终的行程限位措施，以防止运动部件有超出运行范围限定的过冲，由此，可以基于预先设定好的预设行程范围调整所述运行参数中的行程参数，从而将机器人本体的行程参数限制在预设行程范围内，以实现行程限位。

在选定训练模式为主动训练的情况下，机器人可满足的关节运动角度应不小于相应的人体关节正常活动度，由此，可以基于预先设定好的预设角度范围调整所述运行参数中的角度参数，从而将机器人本体的角度参数限制在预设角度范围内，保证在主动训练时能够满足人体关节的正常活动需求。

基于上述任一实施例，外骨骼机器人控制系统还包括：

能源单元，所述能源单元分别与所述机器人本体、所述第一传感单元、所述处理单元和所述交互单元连接；

所述处理单元还用于在与所述能源单元接通时发起自检程序。

具体地，能源单元可用于实现外骨骼机器人控制系统中各部件的电量供应，并且还可用于实现机器人本体的电量供应。能源单元可以包括可移动的能源，并且能源单元需要满足安全、体积小、重量轻、清洁、环保、效率高等要求。

处理单元处可以单独设置能源开关和急停装置，以实现针对能源单元的控制。另外，为了实现安全保护功能，处理单元在与能源单元接通以实现外骨骼机器人控制系统开机或者重置时，可以触发自检程序，还可以在自检存在问题时进行报错。

并且，处理单元还可以设置正常运行指示灯和故障指示灯，便于指示系统运行状态。另外，处理单元应在发生类似运行参数设置错误等操作不当情况下，保证机器人本体能够安全使用。处理单元还应具有急停功能，具体可以在处理单元处设置急停装置，启动急停装置后，机器人本体应能保持在不可用的状态。处理单元还可具备声光报警功能，静音和复位时不应停止视觉提示。

另外，在能源单元中断时和恢复通电后，处理单元应控制机器人本体应保持在停止时的状态或仅可顺应受训者的肢体运动。

在训练开始前和训练结束前，处理单元应控制机器人本体或者交互单元进行声音或视觉提示。提示结束后，机器人本体再执行相应动作指令。例如，可以语音提示“训练结束”，语音播报完毕后，控制机器人本体执行复位。

基于上述任一实施例，外骨骼机器人控制系统还包括：

存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接，所述存储单元用于存储所述交互信息、所述识别结果和所述测评信息中的至少一种。

此处，与处理单元连接的存储单元，可以存储基于处理单元运行处理所得的识别结果、测评信息、运动参数中的至少一种，也可以存储由其余单元传输至处理单元的信息，例如交互信息、运动信息，可以理解的是，用户可以直接调用存储在存储单元中的信息，从而便于进一步分析外骨骼机器人控制信息或者机器人本体的运动情况。

基于上述任一实施例，外骨骼机器人控制系统还包括：

数据传输单元，所述数据传输单元与所述处理单元连接。

此处，数据传输单元可以是无线传输设备，例如蓝牙模块或者wifi、4G/5G模块等；数据传输单元也可以是有线传输设备，例如以太网接口、USB接口等。

在外骨骼机器人控制系统中设置数据传输单元，并将数据传输单元与处理单元连接，可以将数据传输单元作为处理单元的信息输入输出的接口，以实现系统外界与处理单元之间的信息对接。

例如，交互单元可以是独立的智能手机、平板电脑等智能终端，智能终端可以通过数据传输单元与处理单元连接，从而接入外骨骼机器人控制系统作为交互单元承担信息展示和/或信息接收的工作。

基于上述任一实施例，图4是本实用新型提供的外骨骼机器人系统的结构示意图，如图4所示，外骨骼机器人系统包括：

机器人本体200；

第一传感单元110，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体200交互时的状态；

处理单元120，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息；

交互单元130，用于展示所述测评信息。

具体地，外骨骼机器人系统中，机器人本体200可采用电动、气动、液动等驱动方式。在正常工作状态下，机器人本体200中使用者可触及的区域内，不应存在被剪切、卷人、挤压或碰撞的可能。机器人本体200的机构运动应灵活、平稳、可靠，训练时其运动应始终处于受控状态。机器人本体200与人体直接固定的部位应具有舒适和长度可调节的绑带，不少于1种尺寸规格的软包，易于更换、清洁，设计符合人体生物力学特征。并且，机器人本体200结构直接和间接影响与人体固定、穿戴的部件需要支持一定范围的尺寸大小的调节，具有一定适配性。

外骨骼机器人系统中，第一传感单元110、处理单元120和交互单元130顺次连接，第一传感单元110用于采集人与机器人本体200交互时的交互信息，并在采集得到交互信息之后，将交互信息传输到处理单元120。处理单元120在获取到交互信息之后，即可针对交互信息进行识别，并基于识别得到识别结果生成测评信息。处理单元120在得到测评信息之后，即可将测评信息传输到交互单元130。交互单元130可以展示获取到的测评信息，此处的展示方式可以是显示，也可以是语音播报等。

本实用新型实施例提供的外骨骼机器人系统，通过第一传感单元采集人与机器人本体交互时的交互信息，进而由处理单元对交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，通过交互单元进行展示，使得人在通过外骨骼机器人训练过程中的实际体验能够得到直观展现，从而优化外骨骼机器人的用户体验。

基于上述任一实施例，在外骨骼机器人系统中，机器人本体200还可以与处理单元120连接，从而使得机器人本体200可以与处理单元120共享自身的运行参数，并使得处理单元120可以调整机器人本体200的运行参数从而实现针对机器人本体200的控制。

基于上述任一实施例，外骨骼机器人系统包括机器人本体、第一传感单元、第二传感单元、处理单元、交互单元和能源单元。

其中，第一传感单元和第二传感单元可视为传感系统(sensing system)，以实现用于直接或间接检测、测量机器人内部状态、机器人所处环境状态或机器人与环境交互状态的机器人传感器系统。交互单元，即人和机器人交流信息和动作来执行任务的接口，可实现人机交互(human-robot interaction)。

处理单元所搭载的软件配合交互单元可作为应用软件，以实时监测和记录人与机器人本体之间的动态信息，并且具有可以查看的显示界面。交互单元可以包含自带处理器的显示器，用于运行应用软件，情景游戏等，外骨骼机器人系统可以配备两套以上模拟康复训练的情景游戏，且游戏级别可设定。此外，交互单元还可以包含后台数据库，用于实时记录、保存、查询、存储等功能的实现。

针对应用软件的检验，可以按照使用说明书模拟操作，观察有无可实时监测和记录受训者与机器人之间的动态信息和可以查看的显示界面；按照使用说明书模拟操作，观察有无后台数据实时记录、保存、查询、存储等功能；以及，按照使用说明书模拟操作，观察是否有游戏界面，游戏级别是否可调。

另外，处理单元可配合传感系统，以实现信息监测功能，进而实现自动调整或者反馈。例如，处理单元可以基于第一传感单元采集的交互信息进行分析处理，用于获取训练疗效评价的测评信息及运行参数的自适应调整。又例如，处理单元可以基于第二传感单元采集的运动信息，以实现运行参数的自适应调整。

此外，处理单元可以基于传感系统所采集的交互信息和/或运动信息，实时判断机器人运行状态。具体可以是根据运动信息中机器人与人交互作用力的分析，判断训练状态。

另外，针对外骨骼机器人系统，其静载强度，包括主要支撑部件支撑强度、把手、抓握杆静载强度以及防护带静载强度均需要合规。

再者，针对外骨骼机器人系统，可以进行功能试验，包括康复训练功能试验、信息检测功能试验、数据分析功能试验、安全保护功能试验。

其中，康复训练功能试验可按照使用说明书模拟操作，检验训练模式种类是否符合机器人的训练模式的要求。并且，对非单种训练模式的机器人，按使用说明书模拟操作，检验训练模式的设定功能。

信息检测功能试验可按使用说明书模拟操作，检验是否具有与受训者之间运动信息的监测功能，且监测信息是否包括但不限于运动位姿、运动速度、相互作用力等。并且，可按使用说明书模拟操作，检验是否具有对康复训练过程中的音、视频数据记录并进行分析处理，用于训练疗效评价及设备运行参数的自适应调整。

数据分析功能试验可按使用说明书模拟操作，检验是否具有实时判断机器人运行状态的参数分析功能。并且，可按使用说明书模拟操作，检验是否具有实时体现训练状态的机器人与受训者交互作用力的分析功能。

安全保护功能试验用于验证外骨骼机器人系统开机或者重置时，是否可以触发自检程序，并且在自检存在问题时进行报错。并且，可以故意设置错误的运行参数，启动运行后观察外骨骼机器人系统能否保证安全使用。另外，可按使用说明书模拟操作，观察有运行范围限定要求的运动部位是否提供终端限位或其他限位方式作为最终的行程限位措施，且该措施是否可正常实施，即，外骨骼机器人系统中处理单元基于预设行程范围和/或预设角度范围设置的运行参数是否能够达到限位效果。另外，按使用说明书模拟操作声光报警功能，观察静音和复位时是否停止视觉报警提示。在正常工作状态下切断电源，观察肢体固定架是否保持在停止时的状态或仅可顺应受训者的肢体运动。然后恢复通电，重复检验。按使用说明书模拟操作，观察开始训练前、后有无语音或者视觉提示功能，动作是否在提示结束后执行。

针对外骨骼机器人系统，可以进行运行参数试验，运行参数试验可以包括运动阻力试验、运动速度试验、驱动力矩试验、关节运动角度试验、训练时间试验和续航时长试验。

其中，运动阻力试验可按使用说明书模拟操作，检测抗阻训练时是否可正常设定或调节运动阻力。

运动速度试验可按使用说明书模拟操作，检测被动训练时是否可正常调节运动速度。

驱动力矩试验可按使用说明书设定最大驱动力矩，采用力矩测试仪进行测量，并与制造商的规定值进行比对。

关节运动角度试验可对主动训练时的关节运动角度，按使用说明书模拟试用时采用角度仪测量始末位置的角度。并且，对被动训练时的关节运动角度，在空载状态下采用角度仪选取三点(分别为最大设定值的100％、50％、20％)测量，并计算与设定值之间的偏差。

训练时间试验可按使用说明书模拟操作，检验训练时间是否可正常设定和显示，并选取可设定的最长时间或1h(二者取较小值)，启动运行后采用电子秒表进行计时，计算显示时间相对于实测时间之间的偏差。

续航时长试验可按使用说明书模拟操作，机器人标准运行状态下，设备可连续运行4小时，观察是否符合续航时长的要求。宜采用下列试验条件：

检验载荷：正常工况时允许空机试验；

运动范围：超过80％的允许运动范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种外骨骼机器人控制系统，其特征在于，包括：

第一传感单元，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；

处理单元，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，所述基于识别结果生成测评信息包括直接将识别结果作为测评信息，或者，基于预先构建的各类识别结果与测评信息之间的对应关系，获取与识别结果对应的测评信息；

交互单元，用于展示所述测评信息。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述处理单元包括：

识别子单元，用于对所述交互信息进行语音识别和/或面部识别，得到所述识别结果；

测评子单元，用于基于所述识别结果，生成所述测评信息；

参数调整子单元，用于基于所述测评信息，调整所述机器人本体的运行参数。

3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述识别子单元还用于对所述交互信息进行指令识别，得到用户指令；

所述参数调整子单元还用于基于所述用户指令调整所述机器人本体的运行参数。

4.根据权利要求2所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，还包括：

第二传感单元，用于采集人与所述机器人本体交互时的运动信息；

所述参数调整子单元还用于基于所述运动信息，调整所述机器人本体的运行参数。

5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述第二传感单元设置在所述机器人本体的关节运动单元处。

6.根据权利要求4所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述交互单元还用于展示所述运行参数和/或所述运动信息。

7.根据权利要求2所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述交互单元还用于接收选定训练模式；

所述参数调整子单元还用于基于所述选定训练模式调整所述机器人本体的运行参数，所述选定训练模式为被动训练、主动训练和主被动混合训练中的一种。

8.根据权利要求7所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，所述参数调整子单元具体用于：

在所述选定训练模式为被动训练的情况下，基于预设行程范围调整所述运行参数中的行程参数；

在所述选定训练模式为主动训练的情况下，基于预设角度范围调整所述运行参数中的角度参数。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的外骨骼机器人控制系统，其特征在于，还包括能源单元、存储单元和数据传输单元中的至少一种；

所述能源单元分别与所述机器人本体、所述第一传感单元、所述处理单元和所述交互单元连接，所述处理单元还用于在与所述能源单元接通时发起自检程序；

所述存储单元与所述处理单元连接，所述存储单元用于存储所述交互信息、所述识别结果和所述测评信息中的至少一种；

所述数据传输单元与所述处理单元连接。

10.一种外骨骼机器人系统，其特征在于，包括：

机器人本体；

第一传感单元，用于采集交互信息，所述交互信息用于反映在视觉和/或听觉上人与机器人本体交互时的状态；

处理单元，用于对所述交互信息进行识别，并基于识别结果生成测评信息，所述基于识别结果生成测评信息包括直接将识别结果作为测评信息，或者，基于预先构建的各类识别结果与测评信息之间的对应关系，获取与识别结果对应的测评信息；

交互单元，用于展示所述测评信息。