一种机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人，使得机器人更符合生物肢体的生物运动性能，进而提高了其安全性。该机器人包括控制系统，主体，机械臂机构，以及末端执行器，其中：所述机械臂机构一端通过电动机驱动的轴与所述主体枢转连接，另一端连接所述末端执行器；所述控制系统控制所述机器人运行，使所述末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动，且从所述第一位置和所述第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到所述初始速度的第二阶段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种机器人。
技术介绍
随着机器人技术的不断进步，替代物理康复训练师的各种类型的康复机器人广泛地应用于上肢、下肢和躯干康复训练中。然而本申请的专利技术人发现，在康复机器人的使用过程中，由于患者的生物肢体完全依赖于康复机器人的机械机构的带动来进行康复训练，因而如何使其更加符合生物肢体的自身的生物性能进行连续性被动运动是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种机器人，使得机器人更符合生物肢体的生物运动性能，进而提高了其安全性。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种机器人包括：包括控制系统，主体，机械臂机构，以及末端执行器，其中：所述机械臂机构一端通过电动机驱动的轴与所述主体枢转连接，另一端连接所述末端执行器；所述控制系统控制所述机器人运行，使所述末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动，且从所述第一位置和第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到初始速度的第二阶段。本实施方式提供的机器人能够在生物肢体的从第一位置到第二位置或第二位置到第一位置的每一次移动过程中，在第一阶段和第二阶段上速度较慢，即在使生物肢体开始移动和将要结束移动时移动速度较慢，例如机器人应用于生物肢体为下肢的康复时，第一位置可以为膝关节(或踝关节)处的屈曲位，第二位置为伸展位，也就是采用本专利技术的机器人使下肢在靠近屈曲位至屈曲位的阶段移动速度较慢，在靠近伸展位至伸展位的阶段移动速度较慢，使得机器人运行更符合患者的下肢的生物运动性能，从而提高了机器人的安全性。另外，本专利技术提供的机器人还可以随着机器人的运行将以所述中间速度移动的阶段增大，即在所述往复移动每进行设定次数后，将所述移动过程中以所述中间速度移动的阶段向增加方向调整一次。具体地，为了实现从所述第一位置和第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到初始速度的第二阶段，在一个实施方式中，所述控制系统包括上位控制机和机器人控制器，其中：所述上位控制机生成所述末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动的速度控制指令集合，并发送给所述机器人控制器，其中，一个移动过程的速度控制指令集合至少包括：依次排列的a个初始速度指令、b个中间速度指令以及c个初始速度指令；所述机器人控制器接收所述速度控制指令集合，并在根据所述一次移动过程的速度控制指令集合控制移动过程时，每间隔一个指令周期依次读取所述速度控制指令集合中的速度控制指令，将与当前指令周期之前相邻的i个指令周期读取到的速度控制指令所指示的控制速度的平均值作为下一个指令周期的目标控制速度，以及根据获得的目标控制速度控制所述机器人的运行，其中i<b。另外，在本专利技术的一个优选实施方式中，所述每一次移动过程之间，还包括分别所述在第一位置和所述第二位置上保持设定时间的第三阶段，从而使本专利技术的机器人于生物肢体的康复时，该机器人的动作更加符合人体工程学，以满足生物肢体自身运动的生物特性，因此在第一位置、第二位置处保持一定时间，以更好地锻炼生物肢体。并且为了进一步使该机器人的动作更加符合人体工程学，以满足生物肢体自身的生物特性，在所述往复移动每进行设定次数后，将所述第三阶段的保持时间向增加方向调整一次。考虑到本专利技术提供的机器人用于生物肢体，为了使得机器人的动作更加符合生物肢体的运动灵活度恢复的人体工程学，随着康复训练的进行，本专利技术提供的机器人中，所述第一位置为所述生物肢体的屈曲位置，且在所述往复移动每进行设定次数后，可以向所述生物肢体的极限屈曲位置趋近的方向调整所述第一位置；和/或，所述第二位置为所述生物肢体的伸展位置，且在所述往复移动每进行设定次数后，可以向所述生物肢体的极限伸展位置趋近的方向调整所述第二位置。在本专利技术提供的机器人中机械臂机构的具体形式有多种，例如包括一个臂、两个节臂等，在一个实施方式中，所述机械臂机构包括通过电动机驱动的轴枢转连接的两个节臂。另外，为了能够实现机械臂机构的升降，本专利技术实施方式中的机器人的主体还包括沿竖直方向滑动装配的升降部，所述机械臂机构与所述升降部枢转连接。当本专利技术实施例的机器人用于人体肢体的康复训练时，所述末端执行器可以包括：小腿固定器，所述小腿固定器和所述机械臂机构的另一端通过电动机驱动的轴枢转连接；脚固定器，所述脚固定器和所述机械臂机构的另一端通过电动机驱动的轴枢转连接。附图说明图1为本专利技术提供的机器人一实施方式的后视结构示意图；图2为图1提供的机器人的电气控制系统结构示意图；图3为图1示出的机器人在运行过程中生物肢体的运动过程与对应的速度-时间曲线示意图；图4为本专利技术提供的机器人另一实施方式的电气控制系统结构示意图；图5为图4的电气控制系统中的控制系统的控制模型一实施方式的示意图；图6为本专利技术提供的机器人在运行过程中生物肢体的速度-时间曲线另一实施方式的示意图；图7为本专利技术提供的机器人在运行过程中生物肢体的速度-时间曲线又一实施方式的示意图；图8为本专利技术提供的机器人在运行过程中生物肢体的速度-时间曲线又一实施方式的示意图；图9为本专利技术提供的机器人在运行过程中生物肢体的速度-时间曲线又一实施方式的示意图；图10为本专利技术提供的机器人在运行过程中生物肢体的速度-时间曲线又一实施方式的示意图；图11为本专利技术提供的机器人又一实施方式的电气控制系统结构示意图。具体实施方式在机器人用于康复训练的场合，如何使其更加符合生物肢体的自身的生物性能进行连续性被动运动是需要解决的一个问题，本专利技术实施例可以提供一种能够使末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动，且从第一位置和第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到初始速度的第二阶段的机器人。实际上机器人使生物肢体在康复训练过程中，一次移动过程的开始部分和结束部分慢速移动，而在中间部分保持较快的中间速度移动是符合生物肢体的生物运动性能的，因此通过本专利技术提供的机器人能够较好地符合生物肢体的生物运动性能，从而提高机器人运行过程中的安全性。为更清楚地理解本专利技术实施方式，参照附图，以具体的实施例进行详细说明。首先，结合图1、图2和图3所示，说明本专利技术实施例中可以采用的机器人的主要结构。其中：图1为本专利技术的第一实施方式中的机器人的机械结构示意图，图2为机器人的电气控制系统结构示意图；从图1可知，该机器人包括主体11、包括第一节臂122a和第二节臂122b的机械臂机构12、末端执行器13以及控制系统14，其中：第一节臂122a的一端通过第一电动机(图1中未示出)驱动的第一轴J1枢转连接主体11，第一节臂122a的另一端通过第二电动机(图1中未示出)驱动的第二轴J2枢转连接第二节臂122b，第二节臂122b的另一端连接末端执行器13，其中第一轴J1和第二轴J2平行，且保持水平方向，在实际运行中的机器人的初始位置和形态，需要使第一轴J1和第二轴J2分别与生物肢体200的伸展方向大致垂直，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人，其特征在于，包括控制系统，主体，机械臂机构，以及末端执行器，其中：所述机械臂机构一端通过电动机驱动的轴与所述主体枢转连接，另一端连接所述末端执行器；所述控制系统控制所述机器人运行，使所述末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动，且从所述第一位置和所述第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到所述初始速度的第二阶段。

【技术特征摘要】
1.一种机器人，其特征在于，包括控制系统，主体，机械臂机构，以及末端执行器，其中：所述机械臂机构一端通过电动机驱动的轴与所述主体枢转连接，另一端连接所述末端执行器；所述控制系统控制所述机器人运行，使所述末端执行器带动生物肢体的端部在第一位置和第二位置之间做往复移动，且从所述第一位置和所述第二位置之中的一者到另一者的每一次移动过程中，均包括移动速度从初始速度逐渐增加到中间速度的第一阶段和从所述中间速度逐渐减小到所述初始速度的第二阶段。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述每一次移动过程之间，还包括分别在所述第一位置和所述第二位置上保持设定时间的第三阶段。3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，在所述往复移动每进行设定次数后，将所述第三阶段的保持时间向增加方向调整一次。4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一位置为所述生物肢体的屈曲位置，且在所述往复移动每进行设定次数后，向所述生物肢体的极限屈曲位置趋近的方向调整所述第一位置；和/或所述第二位置为所述生物肢体的伸展位置，且在所述往复移动每进行设定次数后，向所述生物肢体的极限伸展位置趋近的方向调整所述第二位置。5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，在所述往复移动每进行设定次数后，将所述移动过程中以所述中间速度移动的阶段向增加方向调整一次。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田健一，浜田健彦，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP