[发明专利]坐卧式下肢康复机器人及相应的主动训练控制方法

权利要求书

1.一种坐卧式下肢康复机器人，其特征在于，该机器人包括：座椅(7)、两条机械臂(3)、人机交互界面(1)、主工控箱(2)、多个肌电信号采集电极片(6)、肌电信号采集工控箱(8)，其中，

每条机械臂(3)有三个关节，分别对应人体下肢的髋、膝、踝三个关节；

所述人机交互界面(1)用于供用户输入、选择训练形式并设定相应的运动参数、对康复训练进行智能监控和数据管理；

所述主工控箱(2)用以控制机器人各关节的运动、采集机器人相关的传感信息；

所述肌电信号采集工控箱(8)安装在靠近人体下肢的座椅(7)的下部，以方便其输入部件，肌电信号采集电极片(6)，与人体肌肉进行连接，所述肌电信号采集工控箱(8)用以接收来自主工控箱(2)的肌电信号采集指令、对通过肌电信号采集电极片(6)实时采集得到的肌电信号进行处理，然后将经过处理后的肌电信号传送给主工控箱(2)；所述肌电信号采集电极片(6)粘贴在需要训练的肌肉的肌腹位置上，用来采集相应肌肉的肌电信号；

所述主工控箱(2)包括上位机PC104、通过数据总线与上位机PC104进行通信的左运动控制卡和右运动控制卡、与所述左运动控制卡通过相应的接口连接的左髋关节驱动器、左膝关节驱动器、左踝关节驱动器、与所述右运动控制卡通过相应的接口连接的右髋关节驱动器、右膝关节驱动器、右踝关节驱动器、与所述左髋关节驱动器连接的左髋电机/编码器、与所述左膝关节驱动器连接的左膝电机/编码器、与所述左踝关节驱动器连接的左踝电机/编码器、与所述右髋关节驱动器连接的右髋电机/编码器、与所述右膝关节驱动器连接的右膝电机/编码器、与所述右踝关节驱动器连接的右踝电机/编码器、通过USB接口总线与上位机PC104进行通信的数字信号输入输出DIDO数字信号采集卡和A/D转换卡、与所述DIDO数字信号采集卡连接的光耦隔离电平转换电路板、与所述光耦隔离电平转换电路板连接的安装在机器人内部各关节位置的多个绝对位置编码器、与所述A/D转换卡连接的表面肌电光耦隔离卡、与所述表面肌电光耦隔离卡连接的多个肌电信号前置放大滤波器。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述人机交互界面(1)为触摸屏。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述肌电信号采集工控箱(8)包含16通道的肌电信号前置放大滤波器和隔离电路板及驱动电源。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述肌电信号采集工控箱(8)对肌电信号进行的处理包括放大、滤波、光耦隔离及模数转换。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电机/编码器包括安装在一起的电机和编码器；所述编码器进一步为光电编码器。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述上位机通过PC104数据总线分别与主工控箱(2)中的运动控制卡进行通信；通过USB接口分别与主工控箱(2)中的DIDO数字信号采集卡和A/D转换卡进行通信；通过VGA接口与人机交互界面(1)进行通信；通过相应的接口分别与存储设备、复位电路、键盘鼠标连接，还能够与以太网连接。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述髋、膝、踝关节驱动器用于接收上位机PC104通过相应运动控制卡发出的指令，并直接驱动相应的电机/编码器中的电机，而电机/编码器中的编码器产生的关于各关节电机的角度信息的光电编码器信号依次反馈到相应的关节驱动器和运动控制卡中，上位机可以从相应的运动控制卡中读取该光电编码器信号；

所述多个绝对位置编码器信号经过光耦隔离电平转换之后传递到DIDO数字信号采集卡，再由上位机PC104进行读取；

所述肌电信号采集电极片(6)采集到的肌电信号首先经过相应的肌电信号前置放大滤波器进行放大滤波之后，输入到表面肌电光耦隔离卡内进行隔离，然后由A/D转换卡进行模数转换，再由上位机PC104进行读取。