[发明专利]一种下肢外骨骼助残康复机器人的嵌入式控制系统

说明书

本发明涉及机器人运动控制技术领域，尤其是一种下肢外骨骼助残康复机器人的嵌入式控制系统，包括服务器/信息管理PC、ARM触摸屏模块、DSP微控制器模块、压力采集模块、陀螺仪模块、拐杖控制模块、电机驱动器模块，所述ARM触摸屏模块与服务器/信息管理PC进行信息交互，ARM触摸屏与DSP微控制器模块通讯链接，用于传输数据和指令，所述DSP微控制器模块分别与拐杖控制模块、压力采集模块、陀螺仪模块以及电机驱动器模块之间通过CAN总线相连，用于数据和指令接收或发送，本发明实现了控制系统的模块化、便携性以及对信息的有效管理。

技术领域

本发明涉及机器人运动控制技术领域，具体领域为一种下肢外骨骼助残康复机器人的嵌入式控制系统。

背景技术

外骨骼是一种给人穿戴的人机一体化智能机械装置,它将人类的智力和机械装置的“体力”结合在一起,靠人的智力来控制机械装置,通过机械装置来完成仅靠人的自身能力无法单独完成的任务。下肢外骨骼是一种用来辅助人们行走的人机系统,它将人和两足步行机器人结合在一起,利用人的运动控制能力来控制机器人的行走,简化了自主行走式两足机器人最为常见的步态规划和步态稳定性问题,同时它又为人类的行走提供动力协助,增强人类行走的能力和速度,特别是能够缓解人在大负重和长时间行走情况下极易出现的疲劳感,大大扩大人类的运动范围,故可用于军事、科考、旅游、交通等各方面,具有广泛的应用前景。与此同时由于各种自然灾害、疾病以及交通事故造成的残障人士也在逐年增加，无论是老年人还是下肢残疾人,他们的活动范围都受到了很大的限制,这就大大降低了他们的生活质量和生活自由度。随着外骨骼的出现,其助力助残行走功能可以增大老年人和残疾人的活动范围,提高他们的行动自由度,改善他们的生活质量,帮助他们更好的融入社会。

研发外骨骼机器人,其嵌入式运动控制系统是关键技术之一,直接决定了外骨骼的实用性能。此外,控制系统的优劣决定了整个系统的鲁棒性、安全性和实用性同时为了实现外骨骼的应用推广,控制系统的小型化,便携性,易于安装和维护显得越来越重要,这就要求驱动控制系统在保证性能的前提下尽可能做到体积小,布线简单,易于维护。

现有的康复外骨骼嵌入式系统要么采用PC机作为运动控制器及人机交互界面，系统体积庞大，不便于携带；要么依靠支架等体积较大的装置来辅助使用外骨骼设备，不便于使用者进行室外康复训练。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下肢外骨骼助残康复机器人的嵌入式控制系统，以解决现有技术中系统体积庞大，不便于携带，要依靠支架等体积较大的装置来辅助使用外骨骼设备，不便于使用者进行室外康复训练的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种下肢外骨骼助残康复机器人的嵌入式控制系统，包括服务器/信息管理PC、ARM触摸屏模块、DSP微控制器模块、压力采集模块、陀螺仪模块、拐杖控制模块、电机驱动器模块，所述ARM触摸屏模块与服务器/信息管理PC进行信息交互，ARM触摸屏与DSP微控制器模块通讯链接，用于传输数据和指令，所述DSP微控制器模块分别与拐杖控制模块、压力采集模块、陀螺仪模块以及电机驱动器模块之间通过CAN总线相连，用于数据和指令接收或发送。

优选的，所述ARM触摸屏模块包括ARM微处理器、LCD模块、USB模块、WIFI模块；

所述ARM微处理器的数据端分别与WIFI模块和USB模块连接，ARM微处理器通过WIFI模块和USB模块与服务器/信息管理PC进行信息交互；

所述LCD模块与ARM微处理器的数据端通讯链接，用于运动参数输入、运动指令生成和发送、运动状态的显示；

所述ARM微处理器与DSP微控制器模块通讯连接，用于传输数据和指令至DSP微控制器模块。