一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置制造方法及图纸

一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，包括配合在人体下肢上的穿戴环、外环板以及力检测模块，所述外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，所述的长度调整组件包括两个长度调节螺杆，两个长度调节螺杆固定连接在连接块的两侧分别与对应的外环板相连接，并通过调整螺母进行固定。本方案，通过差动式压力检测获取人机接触力的新型穿戴式传感机构，并包括信号转换与处理的智能测试装置，内置机器学习算法对运动意图进行预测，从而帮助康复机器人实时检测人体下肢运动意图，辅助患者完成康复训练，提高康复效率。提高康复效率。提高康复效率。

A human-machine contact force detection device for lower limb rehabilitation training robot

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置


[0001]本技术涉及康复医疗机器人的人机交互
，具体为一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置。

技术介绍

[0002]长期以来，人体主动运动意图的获取一直都是服务机器人的研究热点领域，而人机接触力检测装置作为人体主动运动意图的获取途径之一，为机器人的人机交互能力提供了信息获取和反馈的有效方法。在康复机器人领域常被用作获取由于中风、神经损伤或骨折等病况导致下肢功能损伤的患者下肢动作意图，为康复机器人主/被动训练提供参数调整依据，并为医师训练提供医学评估信息。在助力机器人的应用中，通过获取人体与外骨骼机器人之间的交互信息，判断人机协调性，控制助力机器人的跟随运动。
[0003]目前，由于康复机器人在硬件和软件方面都面临着诸多的挑战，尤其是机器人缺乏足够的能力来充分识别穿戴者的行为和意图，从而导致康复机器人不能很好的辅助患者。鉴于此，相关领域的研究人员目前普遍采用的方法有电生理测量和机械传感器测量。其中，电生理测量分为肌电图（EMG）和脑电图（EEG），肌电图是肌肉细胞在肌肉活动中产生的电活动测量，其发生在肌肉活动前大约100毫秒；脑电图分为稳定状态的视觉诱发电位和P300电位，通过实验者观察受控制的外部刺激产生随着想象的运动而改变的脑电波变化，由脑电图监测。机械传感器测量方法是通过将常见的测量力和运动学的机械传感器，放置在人体运动时肢体几个关键点的部位来获取人体运动意图。相比之下电生理测量能够在人体肢体动作前预测人体动作意图，但是其对测量环境的要求比较高，如实验者测量部位肌肉拉伸、出汗等均会对测量结果产生很大影响；由于机械传感器测量在人体动作意图识别时存在滞后性，所以在测量的过程中并不能很好的实现预测人体动作意图。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术的目的是提出一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置。
[0005]本技术采用的技术方案是：一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，该人机接触力检测装置通过连接块以及连接组件安装在下肢康复训练机器人上，包括配合在人体下肢上的穿戴环、外环板以及力检测模块，所述外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，所述的长度调整组件包括两个长度调节螺杆，两个长度调节螺杆固定连接在连接块的两侧分别与对应的外环板相连接，并通过调整螺母进行固定。
[0006]作为优选方案，在所述穿戴环的每一个侧面上分别设有两个间隔设置的导杆，与每一个导杆对应的位置处，在外环板的内侧面对应设有凸台，在凸台的端面上设有用于安装导杆的导向槽，所述的力检测模块包括设置在导向槽内的薄膜压力传感器、设置在导杆
和薄膜压力传感器之间的传力组件以及用于接收薄膜压力传感器的信号并输出的信号转换模块。
[0007]作为优选方案，所述穿戴环，其两侧面的导杆位于同一个水平面上，所述导杆通过顶紧螺钉固定连接在外环板侧面的凸台上。
[0008]作为优选方案，所述的薄膜压力传感器设置在导向槽底部，并通过凸台底部设置的开口放置其中。
[0009]作为优选方案，所述的传力组件包括连接在导杆端部的弹簧以及设置在弹簧和薄膜压力传感器之间的金属圆垫，穿戴环受到来至患者的力作用后,该作用力经过弹簧以及金属圆垫施加在薄膜压力传感器上。
[0010]作为优选方案，所述信号转换模块嵌设在外环板的外侧面，薄膜压力传感器设置在外环板的内侧并靠近信号转换模块的位置。
[0011]作为优选方案，所述的长度调整组件，两个所述长度调节螺纹杆分布在连接块的不同轴的两侧位置，呈一上一下的分布。
[0012]作为优选方案，所述的穿戴环由两个半环形构件组成，其上设有绑带孔，两个半环形构件通过绑束带固定在人体下肢上。
[0013]作为优选方案，所述的连接块通过固定螺栓和固定螺母与下肢康复训练机器人的凸台进行配合连接。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本方案通过对人机接触力检测装置的结构进行优化设计，使其更好的与康复训练机器人配合已完成检测过程，本方案，通过差动式压力检测获取人机接触力的新型穿戴式传感机构，并包括信号转换与处理的智能测试装置，内置机器学习算法对运动意图进行预测，从而帮助康复机器人实时检测人体下肢运动意图，辅助患者完成康复训练，能够对患者康复过程中的训练状态及时检测与评估，提高康复效率，缩短康复周期，解决了机械传感器识别运动意识的滞后性和生物传感器穿戴要求高，信号微弱时，检测不可靠的问题；
[0016]同时，本方案还具有如下优点：
[0017]其一、本方案，通过对装置的穿戴部分结构进行优化，可以根据患者的下肢腿围尺寸及时调节检测装置的大小，适应具体个性化差异的患者，能够增加患者穿戴的舒适性和便捷性；
[0018]其二、本方案，通过对装置中力检测模块的连接结构进行优化，具体为：外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，实现如下效果：检测装置原理及处理方法为差动形式，在患者下肢肢体的前后布置4个薄膜压力传感器，同时检测出力信号，分析判断前后力信号差值，减少测量误差；
[0019]其三、本方案，将检测到的信号转化为反馈信号参与控制，实现人机协调互助的顺应性和安全治疗，并实施检测防止对患者造成二次伤害；
[0020]其四、本方案，对连接部分进行优化设计，连接块通过固定螺栓和固定螺母与下肢康复训练机器人的凸台进行配合连接，安装便捷、拆卸方便，具有较好的通用性特点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是技术的一些实施例，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。
[0022]图1是本技术的整体结构示意图；
[0023]图2是本技术中薄膜压力传感器位置的剖视图；
[0024]图3是本技术整体结构的侧视图；
[0025]图4是本技术整体结构的俯视图；
[0026]图5是图4中A处的局部放大图；
[0027]图6是本技术在使用状态下的数据处理原理图。
[0028]附图标记：1、穿戴环，101、导杆，2、外环板，201、凸台，3、调整螺母，4、连接块，5、固定螺母，6、固定螺栓，7、长度调整螺杆，8、顶紧螺钉，9、弹簧，10、金属圆垫，11、薄膜压力传感器，12、信号转换模块，13、绑带孔。
具体实施方式
[0029]下面，通过示例性的实施方式对本技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，该人机接触力检测装置通过连接块以及连接组件安装在下肢康复训练机器人上，其特征在于：包括配合在人体下肢上的穿戴环、外环板以及力检测模块，所述外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，所述的长度调整组件包括两个长度调节螺杆，两个长度调节螺杆固定连接在连接块的两侧分别与对应的外环板相连接，并通过调整螺母进行固定。2.根据权利要求1所述的一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，其特征在于：在所述穿戴环的每一个侧面上分别设有两个间隔设置的导杆，与每一个导杆对应的位置处，在外环板的内侧面对应设有凸台，在凸台的端面上设有用于安装导杆的导向槽，所述的力检测模块包括设置在导向槽内的薄膜压力传感器、设置在导杆和薄膜压力传感器之间的传力组件以及用于接收薄膜压力传感器的信号并输出的信号转换模块。3.根据权利要求2所述的一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，其特征在于：所述穿戴环，其两侧面的导杆位于同一个水平面上，所述导杆通过顶紧螺钉固定连接在外环板侧面的凸台上。4.根据权利要求2所述的一种下肢康复训练机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明祥，郭冰菁，毛永飞，韩建海，李向攀，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：