[发明专利]上肢训练系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种上肢训练系统和一种应用于该上肢训练系统的控制方法，其中，该上肢训练系统适用于一使用者的一上肢，包括一本体以及一控制单元。本体包括一训练单元以及多个马达。训练单元连接于上肢，且这些马达耦接于训练单元。控制单元电性连接于训练单元以及这些马达，并计算训练单元的一端点的一位置且根据各个马达的转矩计算对应各个马达的一转矩区间。

技术领域

本发明是关于一种上肢训练系统及控制方法，且特别是关于一种可提供阻抗转矩以实现安全防护机制的上肢训练系统及其控制方法。

背景技术

上肢训练是肢体动作训练的一大课题。一般而言，肢体训练时会通过辅助装置连接使用者的肢体，并由动作指导人员引导肢体沿特定轨迹运动，之后辅助装置沿着动作指导人员引导的轨迹移动肢体以达到训练的效果，而在训练过程中可能会发生异常情况，例如使用者因为肌肉疲劳或其它因素而产生痉挛的现象。为此，动作指导人员以及辅助器材的研发者也着手研究侦测或对应上述异常情况的方法，例如专利号为TW I587843的专利公开了一种下肢痉挛的侦测方法，当使用者发生痉挛时，下肢支撑架控制马达停止运转，进而使步态复健机结束动作，以避免痉挛发生后机器仍持续带动肢体而造成伤害。

然而，由于下肢的运动模式及范围较为单纯，因此无法将同样的机制直接套用在上肢训练装置上。此外，若在使用者发生痉挛时立刻停止马达，使用者可能因为肢体张力无法得到舒缓而造成伤害，但若让马达持续运转，使用者在舒缓上肢张力的同时，有可能会带动上肢训练装置误击头部或其它躯干部分造成伤害。

发明内容

本发明提供一种上肢训练系统，其控制单元可计算马达的转矩以及训练单元的端点的位置，并控制马达提供阻抗转矩以舒缓使用者的上肢张力。

本发明的上肢训练系统，适用于一使用者的一上肢，且包括一本体以及一控制单元。本体包括一训练单元以及多个马达。训练单元连接于上肢，且这些马达耦接于训练单元。控制单元电性连接于训练单元以及这些马达，并计算训练单元的一端点的一位置且根据各个马达的转矩计算对应各个马达的一转矩区间。当这些马达的至少其中之一的转矩超出对应的转矩区间，且训练单元的端点未移动至一预定位置时，控制单元控制各个马达输出一第一转矩至训练单元。当这些马达的至少其中之一的转矩超出对应的转矩区间，且训练单元的端点移动至预定位置时，控制单元控制各个马达输出一第二转矩至训练单元，使训练单元的端点远离预定位置。

此外，本发明还提供一种适用于上述上肢训练系统的控制方法，可防止使用者在上肢训练的过程中误击自身造成伤害。

本发明的控制方法，适用于一上肢训练系统，且上肢训练系统包括一本体以及一控制单元。本体包括一训练单元以及多个马达，且训练单元、这些马达以及控制单元彼此电性连接。控制方法包括执行一教学步骤以及一重现步骤。教学步骤包括将上肢连接于训练单元，引导训练单元移动并纪录一移动轨迹。重现步骤包括藉由训练单元带动使用者的上肢移动，取得对应各个马达的一转矩区间，并执行一防护机制。防护机制包括控制单元判断各个马达的转矩是否超出对应各个马达的转矩区间，控制单元计算训练单元的一端点的一位置，并判断训练单元的端点是否移动至一预定位置，以及控制单元控制各个马达输出一第一转矩或一第二转矩至训练单元。

基于上述，本发明提供的上肢训练系统及控制方法，当在训练过程中发生异常情况，例如使用者发生痉挛时，可藉由控制单元控制各个马达输出第一转矩至训练单元，舒缓使用者的上肢张力。除此之外，当使用者可能误击自身时，控制单元控制各个马达输出第二转矩至训练单元，使训练单元的端点远离预定位置避免造成伤害。

为使本发明的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示做详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的上肢训练系统的立体示意图。

图2为图1的上肢训练系统的功能方块示意图。

图3为一使用者利用图1的上肢训练系统进行上肢训练时的示意图。