【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及康复机器人技术，尤其涉及一种模块化的康复机器人系统。
技术介绍
1、康复机器人是机器人技术与医疗研究结果结合的先进医疗设备，能够帮助脑卒中、脑损伤、脊柱损伤、骨科疾病或者手术、神经损伤、肌肉损伤、运动损伤等原因造成的身体运动功能障碍恢复，在康复医师和康复训练师的指导下，帮助用户通过强制运动、镜像运动等方法对大脑进行重塑，恢复大脑对身体上肢和下肢的控制，提高或者恢复用户的日常生活能力和工作能力。
2、康复机器人按照功能康复方式分类，可以分为功能替代型、功能辅助型、功能恢复型、以及功能恢复与辅助复合型等4种类别(按照《上海康复机器人路线图研究报告》的分类)，康复机器人是融合了传感、控制、信息软件、机械、电气、医学知识等交叉学科综合技术产品。
3、康复机器人一般可以提供主动和被动训练模式，主动模式包括主动助力训练，抗阻训练等等。在康复早期，用户通常失去运动操作能力(也称为零肌力状态或者低肌张力状态)，此时康复机器人可以执行特定的运动轨迹，带动用户的肢体运动，去激发用户大脑活动，促进偏瘫侧肢体肌张力的恢复和主动活动的出现，这种模式称为被动训练。在康复中期，用户肢体带动机器人进行运动训练，机器人系统能够感知用户期望运动，并提供一定的助力运动，为用户主动参与运动提供支持，这种模式成为主动助力训练。在康复后期，在肢体带动机器人运动的过程中，康复机器人能够产生阻尼或者弹力，这种肢体抵抗此外力而进行的恢复和锻炼肌力为目的的训练称为抗阻训练。
4、当前康复机器人或者康复类产品大多数都是以单产品单功能
5、因此，如何实现在占地面积较小、易于安装使用的要求下使康复机器人能够灵活提供多种功能的康复训练，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多功能、模块化的康复机器人系统，能够根据使用者的不同康复部位需要，通过灵活调整产品组件搭配、安装位置和姿态，来组合出不同康复方案，满足不同的康复需求。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种模块化的康复机器人系统，包括机器人主体和应用模块；
3、所述机器人主体包括主体快装接口、主体锁止机构、主体识别系统、动力系统、控制系统、固定系统和操作模块；所述控制系统分别和主体识别系统、动力系统和操作模块电连接；所述机器人主体具有主体安装面，所述主体快装接口和主体锁止机构设置在主体安装面；所述主体识别系统靠近主体安装面设置；所述动力系统用于提供应用模块所需的动力，所述固定系统用于使机器人主体和外界环境固定连接；
4、所述应用模块包括模块快装接口、模块锁止机构、模块识别系统、运动机构和应用末端；所述应用模块具有模块安装面，所述模块快装接口和模块锁止机构设置在模块安装面；所述模块识别系统靠近模块安装面设置；所述模块快装接口和主体快装接口相匹配；将应用模块安装在机器人主体上时，所述模块快装接口和主体快装接口位置对应，所述模块锁止机构和主体锁止机构位置对应，所述模块识别系统和主体识别系统位置对应；安装后，所述动力系统、主体快装接口、模块快装接口、运动机构依次传动连接，所述运动机构和应用末端连接；所述模块锁止机构和主体锁止机构通过维持锁合状态使应用模块和机器人主体固定连接；所述模块识别系统和主体识别系统用于向控制系统传递应用模块的运动参数信息和/或识别信息；所述运动机构用于转换运动形式，所述应用末端用于接触式交互。
5、较佳地，所述应用模块设置有可替换的多个；各个应用模块的模块快装接口均相同；各个应用模块的模块锁止机构均相同。
6、较佳地，所述模块锁止机构包括锁止端、锁止开关和锁止维持机构；所述主体锁止机构包括锁止结构部；所述锁止端和锁止结构部形状匹配，所述锁止维持结构用于对锁止端施加维持锁合状态的作用力，所述锁止开关用于手动解除锁合状态。
7、较佳地，所述模块快装接口和主体快装接口为多边形凸块—多边形凹槽式的匹配或者复数插销—复数插槽式的匹配，所述模块快装接口和/或主体快装接口具有导向部。
8、较佳地，所述运动机构上设置有运动安装接口，所述应用末端上设置有和运动安装接口相匹配的末端接口，所述应用末端设置有可替换的多个，各个应用末端的末端接口均相同，所述应用末端为把手、臂托、绳索以及脚踏板中的至少一种。
9、较佳地，所述固定机构包括吸盘和吸盘安装座；所述吸盘通过气压或者磁力使机器人主体和外界环境固定连接。
10、较佳地，所述固定机构包括吸盘和吸盘安装座；所述机器人主体还包括气路电机，所述气路电机和控制系统电连接，所述气路电机和吸盘气路连接。
11、较佳地，所述机器人主体还包括气动手套接口，所述气动手套接口和气路电机气路连接，所述气动手套接口用于安装气动手套。
12、较佳地，所述主体识别系统包括电子触点、激光元件、光电门、超声元件以及霍尔元件中的至少一种。
13、较佳地，还包括云端服务器，所述云端服务器和控制系统通信连接。
14、较佳地，所述控制系统包括虚拟墙计算模块，所述虚拟墙计算模块根据公式(1)计算动力系统240输出的反向作用力矩τ：
15、
16、其中，k为一预设且可调整的刚度系数，θc为以动力系统的输出转动角度表示的当前输出位置，θb1和θb2分别为以输出转动角度表示的第一运动边界位置和第二运动边界位置，θb1<θb2；所述反向作用力矩τ用于：当应用末端的位置超出预设的第一运动边界位置θb1至第二运动边界位置θb2所对应的范围时，驱动所述应用末端回归第一运动边界位置θb1至第二运动边界位置θb2所对应的范围。
17、较佳地，控制系统包括安全模块，所述机器人主体包括安全传感器，所述安全传感器包括姿态传感器和/或加速度传感器，所述安全传感器和控制系统通信连接或者电连接；所述安全模块用于在安全传感器检测出固定系统发生固定失效故障时，将动力系统切换至阻尼模式。
18、较佳地，所述控制系统包括痉挛检测模块，所述机器人主体包括作用力交互传感器，所述作用力交互传感器包括电机电流传感器和/或力矩传感器；所述作用力交互传感器用于检测动力系统的输出力矩和反馈至动力系统的反馈作用力矩；所述痉挛检测模块用于接收作用力交互传感器的信号形成作用力交互数据，监测所述作用力交互数据，并在作用力交本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模块化的康复机器人系统，其特征在于，包括机器人主体和应用模块；
2.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述应用模块设置有可替换的多个；各个应用模块的模块快装接口均相同；各个应用模块的模块锁止机构均相同。
3.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述模块锁止机构包括锁止端、锁止开关和锁止维持机构；所述主体锁止机构包括锁止结构部；所述锁止端和锁止结构部形状匹配，所述锁止维持结构用于对锁止端施加维持锁合状态的作用力，所述锁止开关用于手动解除锁合状态。
4.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述模块快装接口和主体快装接口为多边形凸块—多边形凹槽式的匹配或者复数插销—复数插槽式的匹配，所述模块快装接口和/或主体快装接口具有导向部。
5.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述运动机构上设置有运动安装接口，所述应用末端上设置有和运动安装接口相匹配的末端接口，所述应用末端设置有可替换的多个，各个应用末端的末端接口均相同，所述应用末端为把手、臂托、绳索以及脚踏板中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述固定机构包括吸盘和吸盘安装座；所述机器人主体还包括气路电机，所述气路电机和控制系统电连接，所述气路电机和吸盘气路连接。
8.根据权利要求7所述的康复机器人系统，其特征在于，所述机器人主体还包括气动手套接口，所述气动手套接口和气路电机气路连接，所述气动手套接口用于安装气动手套。
9.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述主体识别系统包括电子触点、激光元件、光电门、超声元件以及霍尔元件中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，还包括云端服务器，所述云端服务器和控制系统通信连接。
11.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述控制系统包括虚拟墙计算模块，所述虚拟墙计算模块根据公式(1)计算动力系统240输出的反向作用力矩τ：
12.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，控制系统包括安全模块，所述机器人主体包括安全传感器，所述安全传感器包括姿态传感器和/或加速度传感器，所述安全传感器和控制系统通信连接或者电连接；所述安全模块用于在安全传感器检测出固定系统发生固定失效故障时，将动力系统切换至阻尼模式。
13.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述控制系统包括痉挛检测模块，所述机器人主体包括作用力交互传感器，所述作用力交互传感器包括电机电流传感器和/或力矩传感器；所述作用力交互传感器用于检测动力系统的输出力矩和反馈至动力系统的反馈作用力矩；所述痉挛检测模块用于接收作用力交互传感器的信号形成作用力交互数据，监测所述作用力交互数据，并在作用力交互数据异常时将动力系统切换至阻尼模式。
14.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述控制系统包括输入模块、中央处理模块和显示模块，所述输入模块用于接收输入信息并将输入信息传递至中央处理模块；所述中央处理模块分别和输入模块以及显示模块电连接；所述中央处理模块用于对输入信息进行识别处理并且用于产生显示反馈信号；所述显示模块用于接收中央处理模块的显示反馈信号并显示；所述识别处理包括语音识别以及图像识别中的至少一种。
15.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述机器人主体设置有至少两个，每个所述机器人主体上安装有一个应用模块；各个所述机器人主体之间的相对位置固定，或者通过一机械传动设备连接；各个所述应用模块通过相互配合用于多部位协同的康复运动训练。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化的康复机器人系统，其特征在于，包括机器人主体和应用模块；
2.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述应用模块设置有可替换的多个；各个应用模块的模块快装接口均相同；各个应用模块的模块锁止机构均相同。
3.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述模块锁止机构包括锁止端、锁止开关和锁止维持机构；所述主体锁止机构包括锁止结构部；所述锁止端和锁止结构部形状匹配，所述锁止维持结构用于对锁止端施加维持锁合状态的作用力，所述锁止开关用于手动解除锁合状态。
4.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述模块快装接口和主体快装接口为多边形凸块—多边形凹槽式的匹配或者复数插销—复数插槽式的匹配，所述模块快装接口和/或主体快装接口具有导向部。
5.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述运动机构上设置有运动安装接口，所述应用末端上设置有和运动安装接口相匹配的末端接口，所述应用末端设置有可替换的多个，各个应用末端的末端接口均相同，所述应用末端为把手、臂托、绳索以及脚踏板中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述固定机构包括吸盘和吸盘安装座；所述吸盘通过气压或者磁力使机器人主体和外界环境固定连接。
7.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述固定机构包括吸盘和吸盘安装座；所述机器人主体还包括气路电机，所述气路电机和控制系统电连接，所述气路电机和吸盘气路连接。
8.根据权利要求7所述的康复机器人系统，其特征在于，所述机器人主体还包括气动手套接口，所述气动手套接口和气路电机气路连接，所述气动手套接口用于安装气动手套。
9.根据权利要求1所述的康复机器人系统，其特征在于，所述主体识别系统包括电子触点、激光元件、光电门、超声元件以及霍尔元件中的至少一种。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李希佳，施吉超，袁成杰，常春阳，师云雷，
申请(专利权)人：具身智能科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：
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