CN110974603A - 一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，包括数据采集模块、A/D采样处理模块、主控制模块，所述的数据采集模块包括磁阻芯片、霍尔元件，所述的磁阻芯片采用HMC1512，且磁阻芯片设有八个，四个磁阻芯片为一组电桥电路，A/D采样处理模块包括放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器，所述的主控制模块包括TMS320F2812主控制器、工控机、液晶显示屏。本发明的角度传感***不仅可以显示时时数据，还可实现数据的存储、回放等功能，能够通过机器引导肢体做各种指定的重复性康复训练，辅助患者下肢恢复其运动机能，且根据不同患者的自身情况，可以定制不同的康复方案，满足下肢患者康复训练完整性和舒适性的要求。

Description

一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***
技术领域
本发明涉及传感测量设备领域，具体是指一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***。
背景技术
随着物质生活水平的提高，人们对医疗条件的要求越高，人类的平均寿命也越来越高，社会的老龄化及各种安全事故的增加，下肢运动障碍的患者和老年人越来越多，目前来说，国内康复机器人技术的研究还处于实验室研究阶段，距离商用推广还有很长的路要走，另外，康复机器人的复杂度、灵活性、康复训练的稳定性及检测控制的精确性等方面和国外相比还有一定的差距。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，包括数据采集模块、A/D采样处理模块、主控制模块，所述的数据采集模块包括磁阻芯片、霍尔元件，所述的磁阻芯片采用HMC1512，且磁阻芯片设有八个，四个磁阻芯片为一组电桥电路，所述的霍尔元件采用薄膜型SS495A，所述的A/D采样处理模块是集成于主控制模块内，通过焊接连接固定，A/D采样处理模块包括放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器，磁阻芯片依次通过放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器串联与主控制模块连接，所述的主控制模块包括TMS320F2812主控制器、工控机、液晶显示屏，TMS320F2812主控制器一端与模数转换器设有电连接，另一端与工控机的通信串口之间设有电连接，所述的液晶显示屏与TMS320F2812主控制器之间设有电连接。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的角度传感***不仅可以显示时时数据，还可实现数据的存储、回放等功能，能够通过机器引导肢体做各种指定的重复性康复训练，辅助患者下肢恢复其运动机能，且根据不同患者的自身情况，可以定制不同的康复方案，满足下肢患者康复训练完整性和舒适性的要求。
作为改进，所述的数据采集模块设于外骨骼装置的胯关节、膝盖、脚踝处。
作为改进，所述数据采集模块的磁阻芯片电桥电路的走线拐角采用45°角，可以有效减小磁场噪声对采样结果的影响。
作为改进，所述的磁阻芯片设有八个，分为两组电桥电路，一组是基本电桥，另一组是全桥差动补偿电路。
作为改进，所述的A/D采样处理模块中的缓冲器设有校正电路，且缓冲器的一端设有绝对值编码器，绝对值编码器与缓冲器之间设有电连接，绝对值编码器和缓冲器通过焊接固定，绝对值编码器具有掉电存储的功能，能解决缓冲器工作中受到电磁干扰，致使数据丢失的问题。
作为改进，所述的工控机与外骨骼装置驱动的伺服电机之间设有电连接，数据采集模块与工控机、外骨骼装置驱动的伺服电机之间形成角度传感反馈***。
作为改进，所述的液晶显示屏分为表盘部分和数显部分，液晶显示屏的两个端口与TMS320F2812主控制器之间设有两根电连接。
附图说明
图1是一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***的流程示意图。
图2是一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***的电路***示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，包括数据采集模块、A/D采样处理模块、主控制模块，所述的数据采集模块包括磁阻芯片、霍尔元件，所述的磁阻芯片采用HMC1512，且磁阻芯片设有八个，四个磁阻芯片为一组电桥电路，所述的霍尔元件采用薄膜型SS495A，所述的A/D采样处理模块是集成于主控制模块内，通过焊接连接固定，A/D采样处理模块包括放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器，磁阻芯片依次通过放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器串联与主控制模块连接，所述的主控制模块包括TMS320F2812主控制器、工控机、液晶显示屏，TMS320F2812主控制器一端与模数转换器设有电连接，另一端与工控机的通信串口之间设有电连接，所述的液晶显示屏与TMS320F2812主控制器之间设有电连接。
所述的数据采集模块设于外骨骼装置的胯关节、膝盖、脚踝处。
所述数据采集模块的磁阻芯片电桥电路的走线拐角采用45°角，可以有效减小磁场噪声对采样结果的影响。
所述的磁阻芯片设有八个，分为两组电桥电路，一组是基本电桥，另一组是全桥差动补偿电路。
所述的A/D采样处理模块中的缓冲器设有校正电路，且缓冲器的一端设有绝对值编码器，绝对值编码器与缓冲器之间设有电连接，绝对值编码器和缓冲器通过焊接固定，绝对值编码器具有掉电存储的功能，能解决缓冲器工作中受到电磁干扰，致使数据丢失的问题。
所述的工控机与外骨骼装置驱动的伺服电机之间设有电连接，数据采集模块与工控机、外骨骼装置驱动的伺服电机之间形成角度传感反馈***。
所述的液晶显示屏分为表盘部分和数显部分，液晶显示屏的两个端口与TMS320F2812主控制器之间设有两根电连接。
本发明的工作原理：本发明的角度传感***基于霍尔效应和磁阻效应基本原理，角度测量范围扩展的组合传感器的结构设计以电桥电路具体实现，磁阻芯片和霍尔元件的电流和电磁信号输出经过放大运算器、低通滤波电路、缓冲器调理后，输入到模数转换器的端口中进行采样，然后进行数字信号处理和角度实时解算，角度测量结果分为模拟和数字两种输出，模拟输出至液晶显示屏的表盘，数字输出至液晶显示屏的数显LCD直接显示测量结果，以及通过串口通信发送到工控机内，由工控机记录结果并分析。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，包括数据采集模块、A/D采样处理模块、主控制模块，所述的数据采集模块包括磁阻芯片、霍尔元件，所述的磁阻芯片采用HMC1512，且磁阻芯片设有八个，四个磁阻芯片为一组电桥电路，所述的霍尔元件采用薄膜型SS495A，所述的A/D采样处理模块是集成于主控制模块内，通过焊接连接固定，A/D采样处理模块包括放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器，磁阻芯片依次通过放大运算器、低通滤波电路、缓冲器、模数转换器串联与主控制模块连接，所述的主控制模块包括TMS320F2812主控制器、工控机、液晶显示屏，TMS320F2812主控制器一端与模数转换器设有电连接，另一端与工控机的通信串口之间设有电连接，所述的液晶显示屏与TMS320F2812主控制器之间设有电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述的数据采集模块设于外骨骼装置的胯关节、膝盖、脚踝处。
3.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述数据采集模块的磁阻芯片电桥电路的走线拐角采用45°角，可以有效减小磁场噪声对采样结果的影响。
4.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述的磁阻芯片设有八个，分为两组电桥电路，一组是基本电桥，另一组是全桥差动补偿电路。
5.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述的A/D采样处理模块中的缓冲器设有校正电路，且缓冲器的一端设有绝对值编码器，绝对值编码器与缓冲器之间设有电连接，绝对值编码器和缓冲器通过焊接固定，绝对值编码器具有掉电存储的功能，能解决缓冲器工作中受到电磁干扰，致使数据丢失的问题。
6.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述的工控机与外骨骼装置驱动的伺服电机之间设有电连接，数据采集模块与工控机、外骨骼装置驱动的伺服电机之间形成角度传感反馈***。
7.根据权利要求1所述的一种用于下肢康复训练的外骨骼装置的角度传感***，其特征在于：所述的液晶显示屏分为表盘部分和数显部分，液晶显示屏的两个端口与TMS320F2812主控制器之间设有两根电连接。
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