自供电等速训练下肢肌力康复机器人
摘要文本
本发明涉及下肢训练技术领域，尤其为自供电等速训练下肢肌力康复机器人，包括可调节座椅，可调高度的悬臂、下肢训练支架和驱动模块，所述驱动模块包括基座、无刷直流电机、扭矩传感器、角速度传感器和控制电路和能量回收电路，无刷直流电机通过螺丝固定在基座侧面的电机底座上，角速度传感器安装在无刷直流电机的尾部，用来记录电机转子的角速度，无刷直流电机的输出轴固定连接有转接套，悬臂滑动连接在转接套的内侧，控制电路包括蓝牙模块、能量再生电路、电流电压传感器芯片和超级电容器，控制电路集成在同一个电路板上，能量回收时，无刷直流电机作为发电机运行，将患者做等速运动的机械能转化为电能，保存在超级电容器中。
申请人信息
- 申请人:北京航空航天大学
- 申请人地址:100080 北京市海淀区学院路37号
- 发明人: 北京航空航天大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 自供电等速训练下肢肌力康复机器人 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202410009719.5 |
| 申请日 | 2024/1/4 |
| 公告号 | CN117504239B |
| 公开日 | 2024/4/2 |
| IPC主分类号 | A63B23/04 |
| 权利人 | 北京航空航天大学 |
| 发明人 | 冯仰刚; 任佳欣 |
| 地址 | 北京市海淀区学院路37号 |
专利主权项内容
1.自供电等速训练下肢肌力康复机器人，包括可调节座椅(1)，可调高度的悬臂(5)、下肢训练支架(6)和驱动模块，其特征在于：驱动模块包括基座(2)、无刷直流电机(8)、扭矩传感器(10)、角速度传感器(7)和控制电路和能量回收电路，无刷直流电机(8)通过螺丝固定在基座(2)侧面的电机底座上，角速度传感器(7)安装在无刷直流电机(8)的尾部，用来记录电机转子的角速度；无刷直流电机(8)的输出轴固定连接有转接套(4)，悬臂(5)滑动连接在转接套(4)的内侧，扭矩传感器(10)设置在无刷直流电机(8)的输出轴和转接套(4)之间；控制电路安装在基座(2)的底部，控制电路包括蓝牙模块、能量再生电路、电流电压传感器芯片和超级电容器，控制电路集成在同一个电路板上，能量回收时，无刷直流电机(8)作为发电机运行，将患者做等速运动的机械能转化为电能，保存在超级电容器中；能量再生电路具有a、b、c三相，包含等效电阻, />, />，三个等效电感/>, />, />，反电动势/>, />, />和MOS管S1，S2，S3，S4，S5，S6，a相电路连接MOS管S5和S6，b相电路连接MOS管 S3和S4，c相电路连接MOS管 S1和S2，MOS管S1，S2，S3，S4，S5，S6处分别并联有二极管D1，D2，D3，D4，D5，D6，当MOS管S2, S4和S6接通时，反电动势和a、b两相中的电流可以分别表示为/>, />, /> 和 />，能量回收过程中的电流可以表示为：，其中，, />是取决于无刷直流电机(8)的一个常数，D 是调节MOS管S2、S4和S6开/关的PWM占空比；控制电路获得下肢运动的速度和力量参数后，通过PI控制的方式来调节电路中的PWM占空比，使PWM占空比在上述五种情况中切换以获得更高的能量回收效率。