[发明专利]新型下肢关节康复装置控制器

说明书

技术领域

本发明涉及人体健康康复器材技术领域，具体涉及一种新型下肢关节康复装置控制器。

背景技术

众所周知，下肢康复装置是一种对人体下肢的进行康复训练的装置，包括机械结构和控制器两部分。机械结构部分承载人体下肢，使其能在一定的空间范围运动。控制器包括传感器、可编程部件、人机交互部件和驱动输出部件，其作用是设定和执行康复训练方案，驱动机械结构运行。

现有的控制器主要以工控机为核心的一体化装置，通过扩展接口连接数据采集卡和输出驱动卡，实现对现场传感器数据的采集和驱动现场执行机构。工控机通常自带显示器、键盘、鼠标等装置实现人机交互。

这种控制器的主要不足是：

1.可靠性不够。控制器在恶劣环境下运行或长时间连续运行，工作性能不稳定，容易出现运行变慢和死机等情况。

2.实时性不够。控制器的核心工控机运行在多任务操作系统，程序的循环周期较长，因而对现场传感器数据的采集和驱动输出响应较慢。

3.功耗较大。控制器在任何时候都需要做显示处理、对键盘和鼠标进行监视等，外围部件较多，耗电较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的的不足，提供一种可靠性高、实时性强、功耗小的新型下肢关节康复装置控制器，以满足市场需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型下肢关节康复装置控制器，用于驱动下肢关节康复装置的机械结构运行，其特征在于：所述控制器包括PLC、模数转换模块、电机驱动器和电机，所述PLC和电机驱动器由市电供电，所述PLC通过串行口与人机接口连接，按照串行通信协议方式进行数据通信，并通过扩展电缆与模数转换模块相连并读取压力信号；电机驱动器连接电机的三个电源输入端，人体脉搏传感器通过脉搏信号转换电路与PLC连接，用于检测人体左/右脚压力的压力传感器分别通过压力信号转换电路与模数转换模块连接。

上述的新型下肢关节康复装置控制器，脉搏信号转换电路由第一稳压电路和脉冲输入电路组成，所述第一稳压电路包括电阻R1、电阻R2、稳压管D1和稳压管D2，其中，电阻R1的一侧与电阻R2和稳压管D1的阴极相连，电阻R1的另一侧与PLC相连，电阻R2的另一侧与稳压管D2的阴极相连，同时与人体脉搏传感器的输入端相连，稳压管D1、稳压管D2阳极、人体脉搏传感器的GND输入端均与PLC的COM端相连；所述脉冲输入电路包括电阻R3、光电隔离开关U1和电阻R4，其中，电阻R3的一侧与光电隔离开关U1相连，电阻R3的另一侧与人体脉搏传感器的OUT端相连，光电隔离开关U1与PLC的COM端相连，电阻R4的一侧与PLC相连，另一侧与光电隔离开关U1、PLC的X0输入端相连。

上述的新型下肢关节康复装置控制器，压力信号转换电路由第二稳压电路和放大电路组成，所述放大电路的5V、15V工作电压和接地端由第二稳压电路提供；所述第二稳压电路包括稳压三极管U1、稳压三极管U2、电容C1、电容C2和电容C3，其中，稳压三极管的两脚与PLC相连，稳压三极管U1的2脚与PLC的COM端相连，稳压三极管的第三脚一并与电容C1的正极侧、电容C2的一侧和稳压三极管U2的1脚相连，电容C1和电容C2的另一侧一并与PLC的COM端相连，稳压三极管U2的2脚与PLC的COM端相连，稳压三极管U2的3脚一并与电容C3的正极侧，电容C3的另一侧与PLC的COM端相连；所述放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器JP1，其中，电阻R1的一侧连接压力传感器的2脚，电阻R1的另一侧一并与运算放大器JP1的2脚和电阻R3的一侧连接，电阻R2的一侧连接压力传感器的4脚，电阻R2的另一侧一并与运算放大器JP1的3脚和电阻R4的一侧相连，电阻R3的另一侧一并与JP1的6脚和模数转换模块相连，电阻R4的另一侧连接模数转换模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可靠性高，实时响应快，功耗低，电路容易扩展和维护。

PLC取代了工控机作为控制器的核心，能够适应恶劣的工作环境，且具有很强的抗干扰能力，能够确保控制器在任何工作环境下长时间稳定运行。PLC以循环扫描的工作方式运行，程序执行速度快，确保对从X0输入的人体脉搏信号、从2AD输入的左(右)脚压力信号和从Y0和Y2输出的电机驱动控制信号的实时响应；当需要进行人机交互时，PLC可通过FX232AW串行口连接上位机或触摸屏，此时数据交互由上位机或触摸屏实现，因此对PLC的运行速度影响甚少。

附图说明