[发明专利]一种辅助手臂运动的系统

权利要求书

1.一种辅助手臂运动的系统，其特征在于，包括：检测模块、控制模块、执行机构和为所述检测模块、控制模块、执行机构供电的电源模块；其中，

所述检测模块，用于检测用户手臂的运动反馈信号；

所述控制模块，用于对检测到的用户手臂的运动反馈信号进行解析，利用信号分离算法对解析结果进行滤波得到手臂的震颤信号，根据得到的手臂的震颤信号，利用前馈控制策略和PID控制器对所述执行机构进行控制，其中，PID控制器表示比例、积分、微分控制器；

所述检测模块包括：1个穿戴于手臂用于检测手臂运动反馈信号的姿态传感器和穿戴于手臂用于检测手臂4个方向压力的4个压力传感器；

所述姿态传感器置于手臂的上方，并将所述姿态传感器绑定于手臂上，4个所述压力传感器分别置于手臂的上方、下方、左侧和右侧；

所述姿态传感器包括：角速度计、加速度计、磁力计、控制单元和蓝牙单元；其中，所述角速度计用于测量X轴、Y轴、Z轴三个方向的角速度；所述加速度计用于测量X轴、Y轴、Z轴三个方向的加速度；所述磁力计用于测量X轴、Y轴、Z轴三个方向的地磁场数据；所述控制单元用于将三个轴向相关数据进行动力学解算与卡尔曼动态滤波，求解出用户手臂当前的运动反馈信号，所述蓝牙单元用于对运动反馈信号进行无线传输；

所述系统包括：电压转换电路；

所述控制模块通过所述电压转换电路与所述压力传感器相连；

所述压力传感器为薄膜电阻式压力传感器；

所述系统还包括：与所述控制模块相连的蜂鸣器模块；

所述控制模块，用于判断压力传感器检测到的手臂的压力值是否大于预设的压力阈值，若是，则控制蜂鸣器模块进行报警；

所述执行机构为舵机联动连杆结构；

所述执行机构包括：第一舵机、第二舵机和连杆机构；其中，第一舵机，用于实现手臂肘关节的屈伸动作；第二舵机，用于实现前臂内外方向旋转动作；

所述系统还包括：缓冲器模块以及光耦隔离模块；

第一舵机通过第一缓冲器模块和第一光耦隔离模块与所述控制模块的第一定时器输出端相连；

第二舵机通过第二缓冲器模块和第二光耦隔离模块与所述控制模块的第二定时器输出端相连；

其中，第一定时器、第二定时器输出的是脉冲宽度调制波输出占空比；

所述控制模块，用于对检测到的用户手臂的运动反馈信号进行解析，利用信号分离算法对解析结果进行滤波得到手臂的震颤角度；判断控制模块中的第四定时器的中断时间是否达到第二预设时间，若达到，则将得到的手臂的震颤角度叠加到PID预设的运动角度上，判断当前PID运动角度是否大于等于90度，或小于等于0度，若不是，则控制模块根据当前的PID运动角度利用PID控制器计算、改变第一定时器、第二定时器的脉冲宽度调制波输出占空比，将第一定时器、第二定时器输出信号输出到对应的舵机上；

所述控制模块，还用于判断控制模块中的第三定时器的中断时间是否达到第一预设时间，若达到，则PID预设的运动角度根据按键模式改变目标角度，判断当前PID运动角度是否大于等于90度，或小于等于0度，若不是，则控制模块根据当前的PID运动角度利用PID控制器计算、改变第一定时器、第二定时器的脉冲宽度调制波输出占空比，将第一定时器、第二定时器输出信号输出到对应的舵机上。

2.根据权利要求1所述的辅助手臂运动的系统，其特征在于，所述系统包括：无线通信单元；

所述控制模块通过所述无线通信单元与所述姿态传感器进行无线通信。

3.根据权利要求1所述的辅助手臂运动的系统，其特征在于，所述信号分离算法为基于带限线性傅里叶拟合预估的分离算法。