[发明专利]冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：包括有外框架、NAO仿人机器人、上肢穿戴式可调固定装置、下肢腿部电流式传感器、脚部固定装置、卷筒机构、驱动柔索、柔索驱动装置和运动平台，所述的脚部固定装置固定在运动平台上，运动平台位于外框架的内侧，所述的驱动柔索一端连接运动平台，另一端连接柔索驱动装置，柔索驱动装置驱动驱动柔索带动运动平台实现六个自由度的空间运动，所述的NAO仿人机器人通过脚部固定装置安装在运动平台上，所述的下肢腿部电流式传感器套在NAO仿人机器人的腿部，所述的上肢穿戴式可调固定装置套在NAO仿人机器人的腰部以上部位，所述的卷筒机构安装在外框架的上端，卷筒机构与上肢穿戴式可调固定装置固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述的外框架包括有由底板、多个横杆和多个立柱构成的立方体框架，在外框架的顶部还设有4个垂直于对角线分布的斜横杆。

3.根据权利要求2所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述的驱动柔索包括对称分布的8组16根绳索，其中有4组上驱动柔索和4组下驱动柔索，上驱动柔索的一端连接运动平台，接着向上绕过设于外框架顶部的定滑轮机构，与位于外框架外部的柔索牵引块相连；下驱动柔索的一端连接运动平台，接着向下绕过设于底板上的定滑轮机构，与位于外框架内部的柔索牵引块相连，每个柔索牵引块均连接有所述的柔索驱动装置；所述的柔索驱动装置包括有驱动电机一和滚珠丝杠副，所述柔索牵引块固定在滚珠丝杠副的滑块上，每个柔索牵引块连接1组2根绳索；滚珠丝杠副由滚珠丝杠支撑连接并固定在立柱上，驱动电机一带动滚珠丝杆副运动。

4.根据权利要求2所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述上肢穿戴式可调固定装置包括可调式弹性上肢外衣，可调式弹性上肢外衣的周向长度和肩高可调，可调式弹性上肢外衣周向侧面与外框架的顶部之间连接有多个上肢承载柔索，上肢承载柔索另一端缠绕在卷筒机构上，卷筒机构设置于外框架上端的横杆上。

5.根据权利要求4所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述的卷筒机构包括有法兰轴承座、有孔端盖、花键轴、轴承座、无孔端盖、卷筒、联轴器和驱动电机二，法兰轴承座和轴承座通过轴承支撑花键轴，法兰轴承座的法兰端连接驱动电机二，联轴器一端连接动电机二的输出轴，另一端连接花键轴，卷筒固定在花键轴上，卷筒上缠绕上肢承载柔索。

6.根据权利要求2所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述下肢腿部电流式传感器包括腿部传感器本体和传感器穿戴套索，所述的传感器穿戴套索穿戴在NAO仿人机器人腿部，并与腿部传感器本体连接，腿部传感器本体包括通过传感器铰链连接的腿部传感器前部本体和腿部传感器后部本体，使得腿部传感器本体可以开合，套于NAO仿人机器人腿部，腿部传感器后部本体上设有卡扣，在穿戴完成后，锁紧腿部传感器前部本体和腿部传感器后部本体。

7.根据权利要求6所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述的腿部传感器本体为圆环形，包括内外分离的两层，外层设有8个均匀分布的电极，当下肢腿部电流式传感器穿戴在腿部，当腿部有运动趋势时，内外层触碰，触碰位置的电极电流通过，根据通过电流的电极编号信息判断出人腿部的运动方向。

8.根据权利要求2所述的一种冗余约束柔索驱动下肢训练并联康复机器人，其特征在于：所述的脚部固定装置包括可固定两脚的固定鞋套，固定鞋套安装在运动平台上，固定鞋套后端对称铰接两个鞋套锁扣，形成两组可开合的铰链机构；固定鞋套的两脚之间设有插销防脱杆，插销防脱杆上铰接一个插销，插销插入固定鞋套和鞋套锁扣配合的孔中，以锁紧鞋套锁扣；固定鞋套的顶部和底部还分别设有脚背压力传感器和脚底压力传感器，以识别人体下肢在竖直空间轴上的运动方向。