[实用新型]一种桌面式上肢康复机器人控制电路

说明书

本实用新型一种桌面式上肢康复机器人控制电路，涉及机器人控制技术领域。它包括主控模块、电源转换电路、蓝牙通信模块、CAN通信模块、接触力控制电路、位置传感器接口电路及ST‑Link接口，各部分以电气信号连接。与现有的康复机器人控制电路相比，本实用新型设计的传感器接口电路，采用多位置传感器融合定位的方式，使康复机器人定位更加精准；此外，自主设计的接触力控制电路，将力控制信号滤波放大处理后，得到更加稳定、准确的信号，能够实现患者上肢的阻力训练和助力训练，适用性更强。

技术领域

本实用新型涉及康复机器人控制技术领域，具体指一种桌面式上肢康复机器人控制电路。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，机器人渐渐渗透到人们的生产生活中，不仅在工厂和家庭中使用机器人，医疗方面也有机器人的出现。

在现有技术中，价格较低的上肢康复机器人一般只是针对中风患者上肢的肩部和肘部做单关节及多关节的被动训练，不涉及接触力控制；而带有接触力控制的上肢康复机器人价格较为昂贵，且一般采用力传感器获取患肢的接触力信号，然后直接由主控模块进行处理，如去噪、放大等。

由于主控模块需要对所有的输入设备(如蓝牙模块、光电鼠标传感器、超声波传感器、编码器)的数据进行处理，因此，主控模块的运算负荷较大，有时可能会出现对数据处理不及时或错误的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服上述现有上肢康复机器人使用主控模块对接触力信号进行处理、导致主控模块运算负荷量较大的缺陷，提出一种桌面式上肢康复机器人控制电路，将接触力信号使用硬件电路进行去噪、偏置、放大等处理，然后再传送给主控模块，既能提高接触力信号的控制精度，也能提高主控模块的运算速度，降低运算负荷量。

本实用新型提供了一种桌面式上肢康复机器人控制电路，包括主控模块、电源转换电路、蓝牙通信模块、CAN通信模块、接触力控制电路、位置传感器接口电路及ST-Link接口，各部分以电气信号连接。

所述主控模块为ARM芯片及其外围电容、复位电路和晶振，其中ARM芯片优选为STM32F103ZET6芯片。

所述电源转换电路的供电电源为24V锂电池，首先将24V电源经过一级Pi型滤波电路和稳压电路，将电压稳定在24V，然后再先后经过相应的降压芯片及电路稳压出5V和3.3V。其中，稳压后的24V用于给驱动器和接触力控制电路供电，5V用于给蓝牙通信模块、接触力控制电路、位置传感器接口电路供电，3.3V用于给主控模块和ST-Link接口供电。

所述蓝牙通信模块用于主控模块与上位机进行通信，接收上位机下发的指令。

所述CAN通信模块用于主控模块与驱动器通信，向驱动器发送控制指令。

所述接触力控制电路包括一级Pi型滤波电路和运放电路，其中一级Pi型滤波电路对力传感器采集到的信号进行滤波处理，然后经过运放电路进行放大处理再传输给主控模块。运放电路采用LM324芯片及外围电路构成，用24V作为LM324芯片的供电电压，以5V为基准电压，即可将力传感器采集到的电压信号抬高5V，然后利用电阻进行分压，取其三分之一的电压传输给主控模块，就能得到主控模块能够利用的电压值，最大电压不会超过3.3V。

所述位置传感器接口电路包括四个位置传感器接口电路，每个传感器接口都分别于主控模块的两个AD引脚连接，另外由5V和GND供电。其中第一传感器接口、第二传感器接口为光电鼠标传感器接口，用于采集桌面式上肢康复机器人相对于桌面的位移，第三传感器接口、第四传感器接口为超声波传感器接口，用于采集桌面式上肢康复机器人相对于桌边围栏的距离。

所述ST-Link接口用于将程序烧录到所述主控模块中。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下优点：