[发明专利]一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置

说明书

一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，包括配合在人体下肢上的穿戴环、外环板以及力检测模块，所述外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，所述的长度调整组件包括两个长度调节螺杆，两个长度调节螺杆固定连接在连接块的两侧分别与对应的外环板相连接，并通过调整螺母进行固定。本方案，通过差动式压力检测获取人机接触力的新型穿戴式传感机构，并包括信号转换与处理的智能测试装置，内置机器学习算法对运动意图进行预测，从而帮助康复机器人实时检测人体下肢运动意图，辅助患者完成康复训练，提高康复效率。

技术领域

本发明涉及康复医疗机器人的人机交互技术领域，具体为一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置。

背景技术

长期以来，人体主动运动意图的获取一直都是服务机器人的研究热点领域，而人机接触力检测装置作为人体主动运动意图的获取途径之一，为机器人的人机交互能力提供了信息获取和反馈的有效方法。在康复机器人领域常被用作获取由于中风、神经损伤或骨折等病况导致下肢功能损伤的患者下肢动作意图，为康复机器人主/被动训练提供参数调整依据，并为医师训练提供医学评估信息。在助力机器人的应用中，通过获取人体与外骨骼机器人之间的交互信息，判断人机协调性，控制助力机器人的跟随运动。

目前，由于康复机器人在硬件和软件方面都面临着诸多的挑战，尤其是机器人缺乏足够的能力来充分识别穿戴者的行为和意图，从而导致康复机器人不能很好的辅助患者。鉴于此，相关领域的研究人员目前普遍采用的方法有电生理测量和机械传感器测量。其中，电生理测量分为肌电图（EMG）和脑电图（EEG），肌电图是肌肉细胞在肌肉活动中产生的电活动测量，其发生在肌肉活动前大约100毫秒；脑电图分为稳定状态的视觉诱发电位和P300电位，通过实验者观察受控制的外部刺激产生随着想象的运动而改变的脑电波变化，由脑电图监测。机械传感器测量方法是通过将常见的测量力和运动学的机械传感器，放置在人体运动时肢体几个关键点的部位来获取人体运动意图。相比之下电生理测量能够在人体肢体动作前预测人体动作意图，但是其对测量环境的要求比较高，如实验者测量部位肌肉拉伸、出汗等均会对测量结果产生很大影响；由于机械传感器测量在人体动作意图识别时存在滞后性，所以在测量的过程中并不能很好的实现预测人体动作意图。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置。

本发明采用的技术方案是：一种下肢康复训练机器人的人机接触力检测装置，该人机接触力检测装置通过连接块以及连接组件安装在下肢康复训练机器人上，包括配合在人体下肢上的穿戴环、外环板以及力检测模块，所述外环板对称设置穿戴环的两侧，在穿戴环的每一个侧面与对应的外环板之间分别设有至少两组力检测模块，所述外环板通过长度调整组件安装在连接块上，所述的长度调整组件包括两个长度调节螺杆，两个长度调节螺杆固定连接在连接块的两侧分别与对应的外环板相连接，并通过调整螺母进行固定。

作为优选方案，在所述穿戴环的每一个侧面上分别设有两个间隔设置的导杆，与每一个导杆对应的位置处，在外环板的内侧面对应设有凸台，在凸台的端面上设有用于安装导杆的导向槽，所述的力检测模块包括设置在导向槽内的薄膜压力传感器、设置在导杆和薄膜压力传感器之间的传力组件以及用于接收薄膜压力传感器的信号并输出的信号转换模块。

作为优选方案，所述穿戴环，其两侧面的导杆位于同一个水平面上，所述导杆通过顶紧螺钉固定连接在外环板侧面的凸台上。

作为优选方案，所述的薄膜压力传感器设置在导向槽底部，并通过凸台底部设置的开口放置其中。

作为优选方案，所述的传力组件包括连接在导杆端部的弹簧以及设置在弹簧和薄膜压力传感器之间的金属圆垫，穿戴环受到来至患者的力作用后,该作用力经过弹簧以及金属圆垫施加在薄膜压力传感器上。

作为优选方案，所述信号转换模块嵌设在外环板的外侧面，薄膜压力传感器设置在外环板的内侧并靠近信号转换模块的位置。