[发明专利]一种平衡控制训练机器人

权利要求书

1.一种平衡控制训练机器人，其特征在于：包括硬件和软件控制系统，硬件包括操作台（1）、骨盆紧固器（2）、驱动装置（3）、底座（4）、支撑梁（5），所述操作台（1）下表面三个位置分别与三个所对应的驱动装置（3）上端固连，每个驱动装置（3）下端固连在底座（4）上表面相应的安装位置，骨盆紧固器（2）可以穿戴绑缚在使用者骨盆上，并可通过电磁力吸附在操作台（1）内侧，两个支撑梁（5）的上端分别铰接固定于操作台（1）底面左右侧呈“八”字形分布的凹槽内；软件控制系统为一种力/位混合控制方法，所述力/位混合控制方法由位置控制环与力控制环两部分组成；所述位置控制部分由健康人体骨盆的位置轨迹与姿态变化作为输入值，通过位置选择矩阵C_p确定位置控制的方向，利用速度雅可比矩阵J^-1确定驱动装置（3）的期望杆长，利用位置控制器控制驱动装置（3）实现期望杆长，实现位置控制，同时六维位置姿态传感器（206）再次检测骨盆的仰俯角信号与倾斜角信号，将其值作为反馈输入，实现闭环控制；所述的力控制环以人机交互力值为输入值，通过力选择矩阵C_f确定力控制的方向，经过力雅可比矩阵J^-T确定到驱动装置（3）的期望力，利用力控制器控制驱动装置（3）输出驱动力，实现力控制，力传感器（210）再次检测人机交互力作为反馈输入，实现闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种平衡控制训练机器人，其特征在于：操作台（1）包括扶手（101）、第一电磁片（102）、台面（103）、第一卡扣（104）、中控模块（105），两个所述扶手（101）分别向下栓接固定在台面（103）上表面的两个开孔处，给用户提供抓取和操纵设备转向的功能，第一电磁片（102）固定在台面（103）中心位置弧形侧面所开槽的内部，两个所述第一卡扣（104）分别固定在台面（103）下表面左右开槽内部，中控模块（105）固定在台面（103）下表面开槽内。

3.根据权利要求1所述的一种平衡控制训练机器人，其特征在于：骨盆紧固器（2）包括第二电磁片（201）、前紧固片（202）、第二销轴（203）、后紧固片（204）、第三销轴（205）、六维位置姿态传感器（206）、铰接片（207）、第四销轴（208）、第二卡扣（209）、力传感器（210）、束带（211），所述第二电磁片（201）固连在前紧固片（202）的外侧面中心位置，前紧固片（202）右端通过第二销轴（203）与后紧固片（204）右端铰接，使前紧固片（202）和后紧固片（204）可绕第二销轴（203）形成转动约束效果，第三销轴（205）和铰接片（207）固连在紧固片（204）左侧端开槽处，当用户将前紧固片（202）和后紧固片（204）绕第二销轴（203）打开后合围穿戴于骨盆，再通过铰接片（207）卡接前紧固片（202）左侧端开槽处进行紧固，调整骨盆紧固器（2）紧固在用户骨盆上，两个所述第四销轴（208）分别固定在前紧固片（202）与后紧固片（204）的下边沿中位，两片所述第二卡扣（209）分别固连在束带（211）前端与后端，用户通过胯下穿戴使用束带（211），再通过前后两片所述第二卡扣（209）分别向上勾连第四销轴（208）形成一体，形成对用户骨盆的紧固约束功能。

4.根据权利要求1所述的一种平衡控制训练机器人，其特征在于：驱动装置（3）包括球套（301）、第五销轴（302）、球头（303）、电动伺服推杆（304），三个所述球套（301）向上固定在台面（103）下底面相应位置并呈正三角形分布，另外三个所述球套（301）向下固定在底座（4）上表面相应位置并呈正三角形分布，三个所述电动伺服推杆（304）上端和下端都分别固定一个所述的球头（303），并且每个所述球头（303）都分别封装在所对应的球套（301）内部形成球铰约束，每组所述的球头（303）和球套（301）在垂直电动伺服推杆（304）方向开通孔，可通过拆、装第五销轴（302），实现球铰和转动铰之间的功能转换。