[实用新型]穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人

权利要求书

1.一种穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人，其特征在于：该机器人包括穿戴型外骨骼系统、震颤运动激励系统、震颤运动检测系统、信号处理与控制系统；所述穿戴型外骨骼系统包括上臂臂杆(103)、肘关节机构(11)、前臂臂杆(109)、腕关节机构(12)、手部机构(13)；所述震颤运动激励系统包括用于实现肘关节屈/伸运动的直流电机系统(201，202)，用于实现肘关节旋内/外运动直流电机系统(203，204)，用于实现腕关节屈/伸运动直流电机系统(205，206)；震颤运动检测系统包括分别安装在机器人的上臂、前臂、肘部、腕部与手部和患者的手部传感器单元；信号处理与控制系统(400)通过柔性连接装置(116)固定在人体前臂。

2.根据权利要求1所述的穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人，其特征在于：所述上臂臂杆(103)通过刚性连接装置(102)和柔性连接装置(101)与人体上臂进行连接；所述肘关节机构(11)包括肘关节屈/伸运动直流电机系统(201，202)，刚性连接机构(104)，法兰(105)，悬臂机构(106)，肘关节旋内/外直流电机系统(203，204)，刚性固定装置(107)；所述肘关节屈/伸运动直流电机系统(201，202)通过悬臂机构(106)和刚性固定装置(107)与所述肘关节旋内/外直流电机(203，204)相连接；所述前臂臂杆(109)采用可伸缩结构，以便于调节长度；所述腕关节机构(12)包括腕关节屈/伸运动直流电机系统(205，206)和刚性连接机构(111)，通过柔性连接机构(115)与手臂腕关节相连；手部机构(13)包括用于连接手掌的柔性连接机构(114)，用于连接食指的柔性连接机构(112)和用于连接中指的柔性连接机构(113)。

3.根据权利要求1所述的穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人，其特征在于所述传感器单元包括：

a、肘关节惯性传感器单元(301)，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置(101)固定在人体上臂，用来获取俯仰角、翻滚角、三维角速度、三维角加速度信息；

b、腕关节惯性传感器单元(303)，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置(116)固定在人体前臂靠近腕关节处，用来获取俯仰角、翻滚角、三维角速度、三维角加速度信息；

c、手部惯性传感器单元(302)，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置(115)固定在人体手部，用来获取俯仰角、翻滚角、三维角速度、三维角加速度信息；

d、肘关节屈/伸运动直流电机编码器(311)、肘关节旋内/外运动直流电机编码器(312)和腕关节屈/伸运动直流电机编码器(313)，分别用于测量肘关节屈/伸运动电机(201)、肘关节旋内/外运动电机(203)和腕关节屈/伸运动电机(205)的实际转动位置；

e、肘关节屈/伸运动力传感器(321)、肘关节旋内/外运动力传感器(322)和腕关节屈/伸运动力传感器(323)，分别用于测量肘关节屈/伸运动、肘关节旋内/外运动以及腕关节屈/伸运动的三维输出力矩；

f、人体手部的食指三维加速度传感器(331)、中指三维加速度传感器(332)，分别用于测量食指、中指的三维加速度值。

4.根据权利要求1所述的穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人，其特征在于：所述信号处理与控制系统包括信号处理系统(401)、信号控制系统(402)以及震颤激励系统(403)；信号处理系统(401)是以TMS320VC5402为核心的16位DSP信号处理系统，通过GPIO口实时采集肘关节、腕关节和手部运动信息；信号控制系统(402)是以IntelPXA270为核心的32位ARM10微处理器信号控制系统；震颤激励系统(403)用于执行信号控制系统(402)所产生的电机控制命令，利用SOFTING公司的CAN通信卡与MAXON EPOS电机驱动器进行通信，分别控制肘关节屈/伸运动直流电机、肘关节旋内/外运动直流电机、腕关节屈/伸运动直流电机。

5.根据权利要求1所述的穿戴型人体手臂震颤检测与抑制机器人，其特征在于：所述肘关节屈/伸运动直流电机系统(201)，肘关节旋内/外运动直流电机系统(203)，和腕关节屈/伸运动直流电机系统(205)，均采用MAXON公司的EC-45盘式电机；所述肘关节屈/伸运动直流电机减速系统(202)，肘关节旋内/外运动直流电机减速系统(204)，腕关节屈/伸运动直流电机减速系统(206)均采用Harmonic减速器CSD-14-100-2UH。