[发明专利]基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统及其使用方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统，其特征在于：包括机器人本体以及虚拟现实康复训练系统，所述机器人本体包括支架(34)、上臂模块(33)、前臂模块(32)和手部模块(31)；所述支架(34)与地面相对固定并支撑整体重量，所述上臂模块(33)包括上臂外环(36)和上臂内环(37)，所述前臂模块(32)包括前臂外环(39)和前臂内环(40)，上臂内环(37)和前臂内环(40)内侧壁分别装有第一气囊(42)和第二气囊(43)，两个气囊与人体紧密结合，上臂模块(33)和前臂模块(32)之间通过肘部支架(24)相连接；整个机器人本体通过一组绳索组件和对应的直流电机实现驱动；所述虚拟现实康复训练系统包括主机和Kinect双目视觉传感器；

其中，所述机器人本体辅助使用者进行康复训练，Kinect双目视觉传感器采集使用者姿态信息并将该信息传输至主机处理，主机运行虚拟现实场景，通过Kinect双目视觉传感器采集的姿态信息实现使用者与虚拟场景的交互。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统，其特征在于：所述绳索组件包括十一个绳索，其中第一驱动绳索(4)一端固定于上臂外环上的第一连接点(8)，通过支架第一绳索定位孔(44)以及套索(34)，将第一驱动绳索(4)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第二驱动绳索(5)一端固定于上臂外环上的第二连接点(9)，通过支架第二绳索定位孔(45)以及套索(34)，将第二驱动绳索(5)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第三驱动绳索(6)一端固定于上臂外环上的第三连接点(10)，然后通过支架第三绳索定位孔(46)以及套索(34)，将第三驱动绳索(6)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第四驱动绳索(7)一端固定于上臂外环第四连接点(11)，通过支架第四绳索定位孔(47)以及套索(34)，将第四驱动绳索(7)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第五驱动绳索(26)为闭环绳索，缠绕于上臂内环外周的绳槽(38)，第五驱动绳索(26)的首末两端通过上臂外环上的第五连接点(12)以及套索(34)，缠绕于对应的直流电机驱动轮；第六驱动绳索(27)一端固定于前臂外环上的第一连接点(15)，通过上臂内环上的第一连接点(13)以及套索(34)，将第六驱动绳索(27)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第七驱动绳索(28)一端固定于前臂外环上的第二连接点(16)，通过上臂内环上的第二连接点(14)以及套索(34)，将第七驱动绳索(28)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第八驱动绳索(50)为闭环绳索，绳索整体缠绕于前臂内环外周的绳槽(41)，第八驱动绳索(50的首末两端通过前臂外环上的第三连接点(17)以及套索(34)，缠绕于对应的直流电机驱动轮；第九驱动绳索(29)一端固定于手部模块上的第一连接点(21)，通过前臂内环上的第一连接点(18)以及套索(34)，将第九驱动绳索(29)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第十驱动绳索(30)一端固定于手部模块上的第二连接点(22)，通过前臂内环上的第二连接点(19)以及套索(34)，将第十驱动绳索(30)另一端固定于对应的直流电机驱动轮；第十一驱动绳索(31)一端固定于手部模块上的第三连接点(23)，通过前臂内环上的第三连接点(20)以及套索(34)，将第十一驱动绳索(31)另一端固定于对应的直流电机驱动轮。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统，其特征在于：所述绳索组件中的各个绳索上均安装有拉力传感器(49)，拉力传感器(49)实时检测绳索张力，所述上臂模块(33)、前臂模块(32)和手部模块(31)上均安装有姿态传感器(48)，各个姿态传感器(48)和Kinect(2)协同识别人体手臂姿态，并将检测结果作为虚拟现实场景的输入。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统，其特征在于：所述肘部支架包括两根连杆：上连杆和下连杆，两个连杆绕其中间轴转动，上连杆与上臂模块通过螺丝固定，下连杆与前臂模块通过螺丝固定。

5.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的绳索驱动上肢康复训练机器人系统，其特征在于：所述各个套索(34)套在对应的驱动绳索外部，且各个套索(34)位于在定位孔和电机轴之间的绳索的外部。