[发明专利]一种对延时不敏感的康复装备远程力控系统

说明书

本发明公开了一种对延时不敏感的康复装备远程力控系统，包括调度模块、力学控制模块、延时脱敏模块、康复装备接口模块、用户交互模块；所述康复装备接口模块采集所述康复装备产生的数据，实时传输至所述调度模块，所述调度模块进行数据整合后，交由所述延时脱敏模块处理，生成控制参数，所述力学控制模块将所述控制参数写入所述康复装备。本发明的远程力控系统消除了康复装备的力控计算机在接入网络时的非必要延时，并能有效解决任务积压问题，保证近端和远端同步状态的一致性。

技术领域

本发明涉及康复装备的远程互联技术领域，尤其涉及一种对延时不敏感的康复装备远程力控系统。

背景技术

康复医学中需要临床人员对患者施加保护性作用力，由此实现托举、保护、抗阻、引导等辅助训练的效果。但培养一个专业康复人员成本高昂，未来趋势是利用康复装备来提供康复训练所需的肢体力量。此外，居家康复的需求日益增长，在居家场合下，患者无法体会到治疗师想要传递到自己肢体上的力量，而如果康复装备能够提供远程的力控操作，就能让居家患者获得由康复专业人员操控的辅助力量。再者，新冠疫情的爆发使非接触的康复评定与治疗成为新趋势。因此，康复机器人实现跨地域(2km以上)进行远程的力量传递和力量控制非常重要。

然而，康复装备在远程互联时会产生传输延时，造成复现出的力量出现迟滞、抖动、失稳等现象，严重时还可能让力学部件(如电机)超限运行，造成安全隐患。因此，康复装备进行远程力控时必须实现对延时的脱敏处理，也就是避免由突然增高的延时而造成“不听话、不真实、不安全”的恶劣操作体验。

目前，实现康复装备的远程力控大致有以下几种技术路线。

单机互联方案，此方案使用有线方式连接两台康复机器人，康复装备和主控计算机之间的传输延迟远低于1ms。此时，力控算法可以近似认为信号在本机内部传输，既没有延时，也不考虑数据包丢失、双端同步等问题。此方案的优势是开发和部署简单，但使用场景受限于连接线的长度，实际有效范围为5-10m，一般只能在同一个房间内使用。

单节点或少节点局域互联方案，通讯方案多基于Wi-Fi、ZigBee或Bluetooth，康复装备和主控计算机之间延迟在5ms以下，且抖动不明显。此时力控算法不可认为信号是在本机传输，必须进行网络通讯，但不用考虑数据包丢失、双端同步等问题。此方案的优势是开发较简单，同时有效范围可扩大至10-100m，劣势是无法覆盖康复医院常见的地理间隔(2km)。

公共互联网互联方案，通讯方案基于因特网，康复装备和主控计算机的传输延迟常超过50ms，且频繁出现100％-200％的延迟抖动。此时力控算法会因传输延时而出现误操作，也可能因为数据包丢失、同步失败等原因产生不良后果，但该方案的覆盖范围可以达到2km以上。

因此，本领域的技术人员致力于提供一种对延时不敏感的康复装备远程力控系统，消除康复装备的力控计算机在接入网络时的非必要延时，解决跨公网长距离互联时，因传输延时突增导致力控算法出现任务积压以及装备间的同步失败。

发明内容

有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能消除康复装备的力控计算机在接入网络时的非必要延时的康复装备远程力控系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种对延时不敏感的康复装备远程力控系统，与带有通讯功能的康复装备互联，同时具备接入公共互联网的能力，康复装备与本发明的远程力控系统连接后，即具备了与其他康复装备跨公共互联网进行力控互联的能力。

本发明提供的对延时不敏感的康复装备远程力控系统，包括调度模块、力学控制模块、延时脱敏模块、康复装备接口模块、用户交互模块；所述康复装备接口模块采集所述康复装备产生的数据，实时传输至所述调度模块，所述调度模块进行数据整合后，交由所述延时脱敏模块处理，生成控制参数，所述力学控制模块将所述控制参数写入所述康复装备。