CN107334606A - 一种康复机器人关节初始位置检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种康复机器人关节初始位置检测装置，包括测量机构和随动机构；所述测量机构上设有触点一、触点二、导电体、磁铁一和弹簧；所述弹簧设在测量机构的空腔内；所述磁铁二的一个磁极处连接所述弹簧的端部，另一个磁极处连接所述导电体；所述导电体对应所述触点一与触点二的断开处；所述随动机构设在所述测量机构之外，所述随动机构包括磁铁二，所述磁铁一与所述磁铁二的磁极相对。还公开了采用上述装置测量初始位置和实现急停的方法。本发明的优点在于：利用非接触的磁极相吸的原理，采用测量机构和随动机构分离的方式进行检测，提高使用寿命的同时又可以最大限度地不影响关节的运动。
Description
技术领域
本发明涉及康复机器人领域，尤其涉及一种康复机器人关节初始位置检测装置和方法。
背景技术
近年来伴随着我国人口老龄化的加剧以及四肢运动功能障碍患者的增加，使得四肢训练和关节康复训练需求增大，而传统的医护人员训练方式会带来人工成本和时间上的浪费，与人工康复训练相比康复机器人能在较少的人力和时间成本下带来更有效的康复训练，这也使得康复训练机器人尤其是被动康复训练机器人的需求逐渐增多。
在康复机器人初始的自动校准过程以及康复运动训练过程中，各个关节的初始位置确定相当重要，现有的对康复机器人关节初始位置确定的方案主要有：1、手动对准初始位置，在未使用检测装置的产品中当传感器出现问题需要重新校准时需要通过手动的方式将关节运动到初始位置，误差较大且在运动过程中没有专用的反馈机构告知控制软件到达初始位置。2、使用机械接触的检测装置，在使用机械接触的方式确定初始位置会使产品的使用寿命缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用非接触方式的康复机器人关节初始位置检测装置和方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种康复机器人关节初始位置检测装置，包括测量机构和随动机构；所述测量机构上设有触点一(1)、触点二(2)、导电体(3)、磁铁一(4)和弹簧(5)；所述弹簧(5)设在测量机构的空腔内；所述磁铁二(6)的一个磁极处连接所述弹簧(5)的端部，另一个磁极处连接所述导电体(3)；所述导电体(3)对应所述触点一(1)与触点二(2)的断开处；所述随动机构设在所述测量机构之外，所述随动机构包括磁铁二(6)，所述磁铁一(4)与所述磁铁二(6)的磁极相对。
作为优化的技术方案，所述测量机构为圆柱体。圆柱体结构结合使用的部位使检测装置能够做到体积较小，完全可以嵌入到机械内部，便于机械结构设计和安装，提高了测量的准确性和精度。
作为优化的技术方案，所述磁铁一(4)与磁铁二(6)相对的磁极为互相吸引的两个磁极。
作为优化的技术方案，所述磁铁一(4)与磁铁二(6)相对的磁极为互相排斥的两个磁极。
作为优化的技术方案，所述测量机构与随动机构之间设有力传感器。通过力传感器或其它检测传感器检测磁铁一与磁铁二之间的相互作用力从而提高检测精度。
作为优化的技术方案，使用该装置测量初始位置的步骤为：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)的位置最接近；当关节向初始位置运动时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐接近，二者之间的作用力逐渐增大，带动导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)断开；当关节远离初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐远离，二者之间的作用力逐渐减小，在弹簧(5)的作用下导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)闭合；通过判断触点一(1)与触点二(2)的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
作为优化的技术方案，使用该装置实现急停的步骤为：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一(4)与磁铁块二(6)处于相吸或相斥状态；将磁铁块二(6)通过物体与人相连，当需要康复机器人停止工作时，拉动连接的物体使磁铁块二(6)向远离磁铁快一(4)的方向移动，使触点一(1)与触点二(2)断开或闭合，发出急停信号。
一种采用上述装置测量初始位置的方法，包括以下步骤：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)的位置最接近；当关节向初始位置运动时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐接近，二者之间的作用力逐渐增大，带动导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)断开；当关节远离初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐远离，二者之间的作用力逐渐减小，在弹簧(5)的作用下导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)闭合；通过判断触点一(1)与触点二(2)的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
一种采用上述装置实现急停的方法，包括以下步骤：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一(4)与磁铁块二(6)处于相吸或相斥状态；将磁铁块二(6)通过物体与人相连，当需要康复机器人停止工作时，拉动连接的物体使磁铁块二(6)向远离磁铁快一(4)的方向移动，使触点一(1)与触点二(2)断开或闭合，发出急停信号。
本发明的优点在于：利用非接触的磁极相吸的原理代替机械接触或其它光电方式确定机器人关节运动的初始位置信息；采用测量机构和随动机构分离的方式进行检测，提高使用寿命的同时又可以最大限度地不影响关节的运动；移植和拓展能力强，适用于康复机器人、外骨骼机器人、类人机器人领域等多种机械位置确定的领域；所需***检测电路和内部的电气连接方便简洁，结构简单，安装方便，检测方法便捷，体积小，成本低。
附图说明
图1是实施例一中康复机器人关节初始位置检测装置的结构示意图。
图2是实施例二中康复机器人关节初始位置检测装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种康复机器人关节初始位置检测装置，包括测量机构和随动机构。
测量机构为圆柱体，测量机构上设有触点一1、触点二2、导电体3、磁铁一4和弹簧5；弹簧5设在测量机构的空腔内；磁铁二6的一个磁极处连接弹簧5的端部，另一个磁极处连接导电体3；导电体3对应触点一1与触点二2的断开处。
随动机构设在所述测量机构之外，随动机构包括磁铁二6，磁铁一4与磁铁二6的磁极相对，为互相吸引的两个磁极。
测量机构与随动机构之间设有力传感器或其它检测传感器。
一种采用上述装置测量初始位置的方法，包括以下步骤：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一4与磁铁块二6的位置最接近，磁铁块一4与磁铁块二6位于导电体3的同一侧。
当关节向初始位置运动时磁铁块一4与磁铁块二6逐渐接近，二者之间的吸引力逐渐增大，带动导电体3移动使触点一1与触点二2断开。
当关节远离初始位置时磁铁块一4与磁铁块二6逐渐远离，二者之间的吸引力逐渐减小，在弹簧5的作用下导电体3移动使触点一1与触点二2闭合。
通过判断触点一1与触点二2的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
可适用于康复机器人、外骨骼机器人、类人机器人等的髋膝关节、膝踝关节、肩肘关节、肘腕关节等特定关节的初始位置检测和其它需确定特定位置的环境中。
一种采用上述装置实现急停的方法，包括以下步骤：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一4与磁铁块二6处于相吸状态。
将磁铁块二6通过物体与人相连，如通过绳子牵引到人的手上，当需要康复机器人停止工作时，拉动绳子使磁铁块二6向远离磁铁快一4的方向移动。
触点一1与触点二2初始状态断开，磁铁块二6逐渐远离磁铁快一4时二者之间的吸引力逐渐减小，在弹簧5的作用下导电体3移动使触点一1与触点二2闭合，通过触点一1与触点二2的闭合发出急停信号。
实施例二
如图2所示，一种康复机器人关节初始位置检测装置，包括测量机构和随动机构。
测量机构为圆柱体，测量机构上设有触点一1、触点二2、导电体3、磁铁一4和弹簧5；弹簧5设在测量机构的空腔内；磁铁二6的一个磁极处连接弹簧5的端部，另一个磁极处连接导电体3；导电体3对应触点一1与触点二2的断开处。
随动机构设在所述测量机构之外，随动机构包括磁铁二6，磁铁一4与磁铁二6的磁极相对，为互相排斥的两个磁极。
测量机构与随动机构之间设有力传感器或其它检测传感器。
一种采用上述装置测量初始位置的方法，包括以下步骤：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一4与磁铁块二6的位置最接近，磁铁块一4与磁铁块二6位于导电体3的两侧。
当关节向初始位置运动时磁铁块一4与磁铁块二6逐渐接近，二者之间的排斥力逐渐增大，带动导电体3移动使触点一1与触点二2断开。
当关节远离初始位置时磁铁块一4与磁铁块二6逐渐远离，二者之间的排斥力逐渐减小，在弹簧5的作用下导电体3移动使触点一1与触点二2闭合。
通过判断触点一1与触点二2的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
可适用于康复机器人、外骨骼机器人、类人机器人等的髋膝关节、膝踝关节、肩肘关节、肘腕关节等特定关节的初始位置检测和其它需确定特定位置的环境中。
一种采用上述装置实现急停的方法，包括以下步骤：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一4与磁铁块二6处于相吸状态。
将磁铁块二6通过物体与人相连，如通过绳子牵引到人的手上，当需要康复机器人停止工作时，拉动绳子使磁铁块二6向远离磁铁快一4的方向移动。
触点一1与触点二2初始状态断开，磁铁块二6逐渐远离磁铁快一4时二者之间的吸引力逐渐减小，在弹簧5的作用下导电体3移动使触点一1与触点二2闭合，通过触点一1与触点二2的闭合发出急停信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于：包括测量机构和随动机构；所述测量机构上设有触点一(1)、触点二(2)、导电体(3)、磁铁一(4)和弹簧(5)；所述弹簧(5)设在测量机构的空腔内；所述磁铁二(6)的一个磁极处连接所述弹簧(5)的端部，另一个磁极处连接所述导电体(3)；所述导电体(3)对应所述触点一(1)与触点二(2)的断开处；所述随动机构设在所述测量机构之外，所述随动机构包括磁铁二(6)，所述磁铁一(4)与所述磁铁二(6)的磁极相对。
2.如权利要求1所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于：所述测量机构为圆柱体。
3.如权利要求1所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于：所述磁铁一(4)与磁铁二(6)相对的磁极为互相吸引的两个磁极。
4.如权利要求1所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于：所述磁铁一(4)与磁铁二(6)相对的磁极为互相排斥的两个磁极。
5.如权利要求1所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于：所述测量机构与随动机构之间设有力传感器。
6.如权利要求1-5一项所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于，使用该装置测量初始位置的步骤为：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)的位置最接近；当关节向初始位置运动时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐接近，二者之间的作用力逐渐增大，带动导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)断开；当关节远离初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐远离，二者之间的作用力逐渐减小，在弹簧(5)的作用下导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)闭合；通过判断触点一(1)与触点二(2)的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
7.如权利要求1-5一项所述的康复机器人关节初始位置检测装置，其特征在于，使用该装置实现急停的步骤为：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一(4)与磁铁块二(6)处于相吸或相斥状态；将磁铁块二(6)通过物体与人相连，当需要康复机器人停止工作时，拉动连接的物体使磁铁块二(6)向远离磁铁快一(4)的方向移动，使触点一(1)与触点二(2)断开或闭合，发出急停信号。
8.一种采用如权利要求1-5任一项所述的康复机器人关节初始位置检测装置测量初始位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述随动机构设在机器人的关节中随关节一起运动，所述测量机构设在与关节接触的部位中，使机器人的关节在初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)的位置最接近；当关节向初始位置运动时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐接近，二者之间的作用力逐渐增大，带动导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)断开；当关节远离初始位置时磁铁块一(4)与磁铁块二(6)逐渐远离，二者之间的作用力逐渐减小，在弹簧(5)的作用下导电体(3)移动使触点一(1)与触点二(2)闭合；通过判断触点一(1)与触点二(2)的断开或闭合判断关节是否在初始位置。
9.一种采用如权利要求1-5任一项所述的康复机器人关节初始位置检测装置实现急停的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述测量机构设在康复机器人上，所述随动机构设在所述测量机构的底部，使磁铁块一(4)与磁铁块二(6)处于相吸或相斥状态；将磁铁块二(6)通过物体与人相连，当需要康复机器人停止工作时，拉动连接的物体使磁铁块二(6)向远离磁铁快一(4)的方向移动，使触点一(1)与触点二(2)断开或闭合，发出急停信号。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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