[实用新型]一种外骨骼康复机器人控制系统

说明书

本实用新型公开了一种外骨骼康复机器人控制系统，包括移动平台系统、下肢外骨骼系统和数据终端，其中：所述移动平台系统包括单片机一、轮毂电机和减重系统；所述下肢外骨骼系统包括本体驱动系统、单片机二和感知控制系统。本控制系统很好地解决了外骨骼的滞后性问题，实现人机的一致性；扩宽了外骨骼的使用范围；解决了患者与医生，患者与家属的信息互通及患者训练体验等问题。

技术领域

本实用新型涉及一种外骨骼康复机器人控制系统。

背景技术

目前，国内下肢外骨骼机器人控制系统大多是被动的带动病人按照正常的步态运动。病人会有严重的不舒适感，只是简单让骨骼机械的运动，并没有实现和病人行走的一个同步性和协调性，也就是没有对病人的步态进行预测，实时的根据病人的具体情况来控制下肢外骨骼，具有一个严重的滞后性问题。另一方面，只有单一的下肢外骨骼，适用的病人范围相对狭窄。此外，没有对病人康复效果的一个总结、反馈和记录，不能在医生制定康复计划时给出一定的建议。且配置的减重装置，其驱动电机运动单一，并不按照患者康复情况或疲劳程度运行。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种外骨骼康复机器人控制系统。

本实用新型采取的技术方案是:

一种外骨骼康复机器人控制系统，包括移动平台系统、下肢外骨骼系统和数据终端，其中：

所述移动平台系统包括单片机一、轮毂电机和减重系统，所述轮毂电机安装在移动平台下侧，用于驱动移动平台移动，所述减重系统包括减重电机和拉力传感器，所述减重电机安装在移动平台上用于驱动减重装置上下移动，所述拉力传感器安装在移动平台的两侧；所述单片机一安装在移动平台上，其分别与上述轮毂电机和减重电机通过各自的电机驱动器连接，具体为所述单片机一的can接口电性连接各电机驱动器的can接口，各电机驱动器与各电机通过电源线、编码线和信号线连接；

所述下肢外骨骼系统包括本体驱动系统、单片机二和感知控制系统，所述本体驱动系统包括左右膝关节电机、左右髋关节电机，所述单片机二分别与左右膝关节电机、左右髋关节电机通过各自的电机驱动器连接，具体为所述单片机二的can接口电性连接各电机驱动器的can接口，各电机驱动器与各电机通过电源线、编码线和信号线连接；所述感知控制系统包括角度传感器、力传感器、加速度计、薄膜压力传感器，所述角度传感器安装在下肢外骨骼左、右膝关节和左、右髋关节处，所述力传感器安装在用于连接下肢外骨骼的大、小腿杆与患者大、小腿的绑带内侧上，所述加速度计安装在用于连接下肢外骨骼的大、小腿杆与患者大、小腿的绑带外侧上，所述薄膜压力传感器安装在下肢外骨骼的脚底板上；

所述拉力传感器通过变送器与单片机二通过RS485通讯连接；所述角度传感器与单片机一之间通过I²C通讯连接；所述薄膜压力传感器通过电阻转电压模块与单片机一连接，其中单片机一的+3.3V、GND、PA6接口分别与电阻转电压模块的VCC、GND、AO 接口连接；所述力传感器串口电性连接单片机一串口；所述加速计与单片机一之间通过I²C通讯连接；所述单片机一与单片机二通过串口通信连接，所述单片机一、单片机二与数据终端通讯连接。

优选地，所述力传感器位于患者大、小腿的前侧和后侧，所述加速计位于患者大、小腿的左侧或右侧。

优选地，所述薄膜压力传感器分别安装在下肢外骨骼的脚底板的第一跖骨头、第二跖骨头、第三到第五跖骨头中间以及足跟中部。

优选地，所述单片机系统采用stm32f407系列作为中央处理器。

优选地，所述加速度计采用JY901模块。

优选地，所述薄膜压力传感器采用FSR402薄膜压力传感器。

优选地，所述拉力传感器采用微型拉压力传感器DYLY-106。