CN109966113B - 机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器人及其控制方法。机器人包括机械臂、升降模块和控制模块；当所述机器人处于非训练模式时，所述升降模块用于驱动所述机械臂作升降运动；当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块用于控制所述升降模块停止运动，以固定所述机械臂的高度。本发明实现了机器人的安全联锁功能，即当机器人处于训练模式时，升降模块的高度不可调，机械臂的高度锁定，从而避免了康复训练过程中，机械臂高度突变致使的拉扯、拉伸患者肌肉的情况出现，提高了康复训练的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种用于患者上肢康复的机器人及其控制方法。
背景技术
目前，机器人普遍用于辅助患者进行康复训练。例如上肢康复机器人，一般设有手柄或按钮，通过手柄或按钮将机器人的机械臂调节至适宜高度，用户即可进行上肢的康复训练。然而，在康复训练过程中，现有的康复机器人存在因误碰手柄或按钮，致使机械臂高度突变，进而拉扯、拉伸患者肌肉的风险，存在安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的机器人存在因误碰手柄或按钮，致使机械臂高度突变，进而拉扯、拉伸患者肌肉的风险的缺陷，提供一种机器人及其控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种机器人，包括机械臂，所述机器人包括：升降模块和控制模块；
当所述机器人处于非训练模式时，所述升降模块用于驱动所述机械臂作升降运动；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块用于控制所述升降模块停止运动，以固定所述机械臂的高度。
较佳地，所述机器人还包括：电源模块；
所述电源模块与所述升降模块电连接；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块用于断开所述电源模块与所述升降模块的电连接。
较佳地，所述电源模块包括电源本体和继电器；
所述升降模块包括驱动单元和升降机构；
所述电源本体通过所述继电器与所述驱动单元和/或所述升降机构电连接；
当所述机器人处于非训练模式时，所述驱动单元用于在接受到高度调节指令时，驱动所述升降机构作升降运动；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块发送断开指令至所述继电器，所述继电器用于断开所述电源本体与所述驱动单元和/或所述升降机构的电连接。
较佳地，所述升降机构包括三级刚性伸缩钢柱和电缸；
所述驱动单元具体用于在接受到所述高度调节指令时控制所述电缸运动，以驱动所述三级刚性伸缩钢柱作升降运动。
较佳地，所述机器人还包括：上位机；
所述上位机用于生成所述高度调节指令；所述高度调节指令包括调节的方向和高度。
较佳地，所述机器人还包括：检测模块；
所述检测模块用于检测患者运动数据并发送至所述上位机；
所述患者运动数据包括以下参数中的至少一种：
速度、角度、运动幅度。
较佳地，所述机器人还包括：手柄和/或按钮；
所述手柄用于在触发时生成所述高度调节指令；
所述按钮用于在触发时生成所述高度调节指令。
一种机器人的控制方法，所述机器人包括：升降模块和机械臂；
所述升降模块用于驱动所述机械臂作升降运动；
所述控制方法包括：
当所述机器人处于训练模式时，控制所述升降模块停止运动，以固定所述机械臂的高度。
较佳地，所述机器人还包括：电源模块；
所述电源模块与所述升降模块电连接；
控制所述升降模块停止运动的步骤，具体包括：
断开所述电源模块与所述升降模块的电连接。
较佳地，所述电源模块包括电源本体和继电器；
所述升降模块包括驱动单元和升降机构；
断开所述电源模块与所述升降模块的电连接的步骤，具体包括：
控制所述继电器的常闭触点断开，以断开所述电源本体与所述驱动单元和/或所述升降机构电连接。
本发明的积极进步效果在于：本发明实现了机器人的安全联锁功能，即当机器人处于训练模式时，升降模块的高度不可调，机械臂的高度锁定，从而避免了康复训练过程中，机械臂高度突变致使的拉扯、拉伸患者肌肉的情况出现，提高了康复训练的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1的机器人的结构示意图。
图2为本发明实施例1的机器人的模块示意图。
图3为本发明实施例2的机器人的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种机器人，用于辅助上肢功能障碍的患者进行康复训练，如图1-2所示，本实施例的机器人包括机械臂1、升降模块2、控制箱3和上位机4。控制箱3内设有控制模块5和电源模块6。电源模块6用于给机械臂1、升降模块2和控制模块5供电，升降模块2分别与控制模块5和上位机4电连接。参见图1，机械臂1具体包括肘部电机11、肩部电机12和悬臂13。
当机器人处于非训练模式时，升降模块2可驱动机械臂1作升降运动。
具体的，升降模块2包括驱动单元21和升降机构22。电源模块6给驱动单元21和升降机构22供电。驱动单元21用于在接受到高度调节指令时，驱动升降机构22作升降运动，实现机械臂1的高度调节。当机械臂1的高度调节至与患者身高匹配时，患者通过上位机可控制机器人进入训练模式，进行康复训练。其中，患者可根据实际需求通过上位机选择训练模式，例如主动模式、被动模式或助力模式。
本实施例中，机器人还包括手柄和/或按钮(图中未示出)。手柄用于在触发时生成高度调节指令，并将该高度调节指令发送至驱动单元；其中，驱动单元可根据移动手柄的力度，或手柄移动的幅度相应的调节升降机构的高度。按钮用于在触发时生成高度调节指令，并将该高度调节指令发送至驱动单元；其中，按钮可包括上调按钮和下调按钮，驱动单元可根据按钮按下的次数、时间相应的调节升降机构的高度。
本实施例中，也可通过上位机生成高度调节指令。例如，用户通过上位机输入需要调节的方向和高度，上位机生成高度调节指令并发送至驱动单元。其中，高度调节指令包括调节的方向和高度。
本实施例中，升降机构具体采用三级刚性伸缩钢柱和线性电缸实现，三级刚性伸缩钢柱为中空结构，线性电缸设于三级刚性伸缩钢柱中。驱动单元在接受到高度调节指令时控制电缸运动，以驱动三级刚性伸缩钢柱作升降运动。本实施例的升降机构刚性大、结构稳定且承载力大，电缸驱动运动精度高且易于控制。
当机器人处于训练模式时，控制模块5用于控制升降模块2停止运动，以固定机械臂1的高度，用户即可通过肘部电机和肩部电机的运动，进行康复训练。此时，即便手柄、按钮被触发，或通过上位机生成高度调节指令，升降模块也不会作升降运动，机械臂的高度固定在进入训练模式之前，用户最后一次调节的高度。从而，避免康复训练过程中，机械臂高度突变，拉扯、拉伸患者的肌肉。
本实施例中，控制模块5通过断开电源模块6与升降模块2的电连接，实现停止升降模块2的运动。也即通过使升降模块2处于断电状态，实现机器人的安全联锁功能，此时升降模块的高度不可调，机械臂的高度锁定。
具体的，电源模块6包括电源本体61和继电器62。电源本体61通过继电器62与驱动单元21和/或升降机构22电连接。
当机器人处于训练模式时，控制模块5发送断开指令至继电器62，继电器的常闭触点断开，实现断开电源本体61与驱动单元21和/或升降机构22的电连接。由于驱动单元和/或升降机构处于断电状态，即便手柄、按钮被触发，或通过上位机生成高度调节指令，升降机构的高度也不可调。
本实施例中，机器人还包括：检测模块7。检测模块7用于检测患者运动数据并发送至上位机4进行显示或处理。患者运动数据也即康复训练过程中检测到的患者上肢的运动数据，包括以下参数中的至少一种：速度、角度、运动幅度。检测模块具体可通过速度传感器、角度传感器和距离传感器实现。
实施例2
本实施例提供一种机器人的控制方法，用于控制实施例1示出的机器人。控制方法包括以下步骤：当机器人处于训练模式时，控制升降模块停止运动，以固定机械臂的高度。从而，避免康复训练过程中，机械臂高度突变，拉扯、拉伸患者的肌肉。
进一步的，如图3所示，控制方法包括以下步骤：
步骤101、控制电源模块与升降模块的电连接。
当机器人刚启动或接收到非训练模式切换指令时，此时机器人处于非训练模式，控制电源模块与升降模块电连接，患者可通过触发手柄或按钮，或通过上位机生成高度调节指令，并发送至升降模块以调节机械臂的高度，将机械臂调节至适宜的高度。
步骤102、接收到训练模式切换指令时，进入训练模式。
该训练模式切换指令可通过上位机生成。
步骤103、断开电源模块与升降模块的电连接。
本实施例中，升降模块包括驱动单元和/或升降机构。
具体的，步骤103包括，断开电源模块与驱动单元和/或升降机构的电连接。由于驱动单元和/或升降机构处于断电状态，当机器人处于训练模式下，即便手柄、按钮被触发，或通过上位机生成高度调节指令，升降机构的高度也不可调。从而，实现机器人的安全联锁功能，确保机器人处于训练模式时，升降模块的高度不可调，锁定机械臂的高度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种机器人，包括机械臂，其特征在于，所述机器人还包括：升降模块、控制模块及上位机，所述上位机用于生成高度调节指令；所述高度调节指令包括调节的方向和高度；
当所述机器人处于非训练模式时，所述升降模块用于驱动所述机械臂作升降运动；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块用于控制所述升降模块停止运动，以固定所述机械臂的高度；
所述机器人还包括：电源模块；
所述电源模块与所述升降模块电连接；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块用于断开所述电源模块与所述升降模块的电连接；
所述电源模块包括电源本体和继电器；
所述升降模块包括驱动单元和升降机构；
所述电源本体通过所述继电器与所述驱动单元和/或所述升降机构电连接；
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块发送断开指令至所述继电器，所述继电器用于断开所述电源本体与所述驱动单元和/或所述升降机构的电连接；
当所述机器人处于非训练模式时，所述驱动单元用于在接受到所述高度调节指令时，驱动所述升降机构作升降运动。
2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述升降机构包括三级刚性伸缩钢柱和电缸；
所述驱动单元具体用于在接受到所述高度调节指令时控制所述电缸运动，以驱动所述三级刚性伸缩钢柱作升降运动。
3.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：检测模块；
所述检测模块用于检测患者运动数据并发送至所述上位机；
所述患者运动数据包括以下参数中的至少一种：
速度、角度、运动幅度。
4.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：手柄和/或按钮；
所述手柄用于在触发时生成所述高度调节指令；
所述按钮用于在触发时生成所述高度调节指令。
5.一种机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人包括：升降模块、机械臂、控制模块及上位机，所述上位机用于生成高度调节指令；所述高度调节指令包括调节的方向和高度；
所述升降模块用于驱动所述机械臂作升降运动；
所述控制方法包括：
当所述机器人处于非训练模式时，驱动单元用于在接受到所述高度调节指令时，驱动升降机构作升降运动；
当所述机器人处于训练模式时，控制所述升降模块停止运动，以固定所述机械臂的高度；所述机器人还包括：电源模块；
所述电源模块与所述升降模块电连接；
控制所述升降模块停止运动的步骤，具体包括：
断开所述电源模块与所述升降模块的电连接；
所述电源模块包括电源本体和继电器；
所述升降模块包括所述驱动单元和所述升降机构；
所述电源本体通过所述继电器与所述驱动单元和/或所述升降机构电连接；
断开所述电源模块与所述升降模块的电连接的步骤，具体包括：
当所述机器人处于训练模式时，所述控制模块发送断开指令至所述继电器，控制所述继电器的常闭触点断开，以断开所述电源本体与所述驱动单元和/或所述升降机构电连接。
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