[发明专利]一种非穿戴式三自由度手腕康复治疗机器人

摘要

本发明公开了一种非穿戴式三自由度手腕康复治疗机器人，该机器人包括上平台、下平台、三条驱动支腿、一个立柱。可以实现空间三个转动自由度的运动。机构的下平台固定在地面或者其他固定平面上，上平台上安装有一个六维力传感器，用于检测医生对病人康复治疗时手腕的运动轨迹并存储，同时还用于康复治疗时对手柄运动信息的检测反馈，实现对手柄运动的精确控制。六维力传感器的另外一面连接一个手柄，用于固定患者的手部。三条支腿与上下平台均通过球铰连接，可以实现上平台的自由转动。本发明用于手腕关节疾病、运动损伤和手腕部术后的康复治疗。

主权项

一种非穿戴式三自由度手腕康复治疗机器人，其特征在于：该机器人包括上平台、下平台、三条驱动支腿、立柱、六维力传感器、手柄和一个计算机系统，其中所述下平台固定在地面或者其他固定平面上，用于支撑整个机器人，并作为各个运动部件的参考基准；所述三条驱动支腿的下端都通过球铰和所述下平台连接，上端都通过球铰和所述上平台连接；所述上平台在三条驱动支腿的支撑和驱动下，能实现三个转动自由度的运动，所述上平台的上表面安装有所述六维力传感器，用于检测上平台和手柄的运动，所述六维力传感器上表面连接所述手柄，下表面与上平台的上表面接触；所述立柱下端与下平台固定连接，上端通过球铰和上平台连接；所述计算机系统用于获取六维力传感器采集的信息，并存储获取的信息，所述信息包括上平台和手柄的运动信号，所述计算机系统还用于控制三条驱动支腿的运动，在需要时，可根据所述存储的信息控制驱动支腿运动，以再现上平台的运动；所述机器人具有两种工作模式：运动录入模式和康复治疗模式；在所述运动录入模式下，医生手握手柄，在各条驱动支腿都处于随动的状态下，医生根据其专业知识做手腕康复治疗的训练动作，从而带动上平台和驱动支腿运动，六维力传感器将检测到的上平台位姿信号传输到计算机系统进行处理和存储；在所述康复治疗模式下，患者的手紧握手柄，所述计算机系统根据存储的信息，获得上平台运动的期望位姿信号，通过并联机构运动学反解该期望位姿信号，得到各条支腿的运动信号，所述计算机系统根据该运动信号分别控制各条支腿的运动；所述计算机系统在控制时，通过六维力传感器实时采集手柄及上平台的位姿信号，获得实际运动信号，将实际运动信号和期望信号二者做差，获得偏差值，把得到的偏差值作为控制系统的净输入量，使用该净输入量进行运动纠正。