[发明专利]用于引导和检测3-DOF旋转目标关节的运动的系统和设备

权利要求书

1.一种用于引导和检测目标关节的运动的设备，所述设备包括：

-运动生成器，具有：至少一个致动器、与所述至少一个致动器通信的驱动器以及将所述至少一个致动器互相连接的关节和连杆的网络；所述运动生成器的所述至少一个致动器与所述关节和连杆的网络的协调动作在第一位置处生成具有第一旋转中心的三自由度旋转运动，所述第一旋转中心与所述目标关节的旋转中心不一致；

-运动传递和目标接合单元，被配置为连接所述运动生成器和所述目标关节，所述运动传递和目标接合单元包括：至少一个旋转关节、包括滑动部件和轨道部件的至少一个线性运动关节、以及连杆和关节的网络，所述运动传递和目标接合单元的所述连杆和关节互相连接在一起以将所述至少一个旋转关节与所述至少一个线性运动关节连结，所述滑动部件接合所述轨道部件以沿所述轨道部件滑动，所述运动传递和目标接合单元在一端连接到所述运动生成器而在相对端连接到所述目标关节，所述运动传递和目标接合单元被配置为转换由所述运动生成器生成的运动以在所述运动传递和目标接合单元的所述相对端处提供三自由度旋转运动并将所述三自由度旋转运动传递到所述目标关节的对应的三自由度旋转运动，其中，所述目标关节的所述旋转中心与所述相对端的旋转中心一致；以及

-第一控制器，与所述运动生成器以及所述运动传递和目标接合单元通信，所述第一控制器包括输入单元、输出单元和处理单元，所述第一控制器向所述运动生成器发送输出信号以命令所述至少一个致动器的所述驱动器。

2.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，还包括与所述运动生成器和所述第一控制器通信的运动检测和反馈单元，所述运动检测和反馈单元包括多个第一传感器，以检测所述运动生成器的所述至少一个致动器的位置和/或定向以及所述目标关节的位置和/或定向，并将检测到的对应的位置和/或定向的信号馈送到所述第一控制器，

其中，所述多个第一传感器包括惯性测量单元、旋转编码器、线性编码器、旋转电位计、线性电位计、解析器、线性可变差动变压器、肌电图仪、脑电图仪、压力传感器的任意数量的任意组合。

3.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述运动传递和目标接合单元还包括连接到所述驱动器的至少一个致动器，所述运动传递和目标接合单元的所述至少一个致动器与所述第一控制器通信，所述第一控制器向所述驱动器发送输出信号以致动所述运动传递和目标接合单元的所述至少一个致动器。

4.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述至少一个致动器中的每个致动器是线性致动器或旋转致动器。

5.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述运动生成器还包括至少一个被动关节。

6.根据权利要求5所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述运动生成器还包括至少一个能够锁定的关节。

7.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述运动传递和目标接合单元的所述至少一个旋转关节是主动旋转致动器，而所述运动传递和目标接合单元的所述至少一个线性运动关节是主动线性致动器。

8.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述至少一个致动器远离所述用于引导和检测目标关节的运动的设备的其余部分设置，所述至少一个致动器在所述第一位置处通过线控机构、挠性轴、齿轮系统或无线来致动运动的生成。

9.根据权利要求1所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述目标关节包括三自由度旋转关节。

10.根据权利要求9所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述目标关节是人类关节。

11.根据权利要求10所述的用于引导和检测目标关节的运动的设备，其中，所述目标关节是髋关节、膝关节、踝关节、肩关节、肘关节、腕关节或指关节中的至少一个。