上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备与流程

1.本发明涉及康复机械人技术领域，尤其是上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备。


背景技术：

2.由中风、头部伤害或者脊髓手术导致的损伤经常导致病人多个肌肉群的运动功能受损。神经重塑理论已经证明重复运动和康复训练能使病人重新恢复部分或者大部分运动功能。帮助患者重新恢复肢体运动功能的有效途径之一，便是康复训练，其主要分为被动康复、主动康复训练和康复作业训练。传统的康复采用康复训练师亲自对患者进行康复指导和训练，虽能取得较好的治疗效果，但其既费时、费力，而且花费巨大，普通患者难以承受。重复性训练十分枯燥，并且对于治疗师来说是劳动密集及无效率的工作，因为治疗师只能对病人进行治疗，协助病人进行全方位的康复训练。
3.康复机器人装置及软件能胜任长时间重复性运动辅助工作，而且对施加于患者身上的力可以灵活控制，机器人用于辅助康复训练，模仿医生精确实施主动、被动和作业康复，系统节约成本，提高康复效率，减少二次伤害，智能化程度高。
4.但是现有的康复机器人存在的缺点有：运动单一，柔顺性差，易对肢体造成二次伤害以及长时间理疗作业下医护人员容易产生疲劳、人工成本投入高。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种上下肢康复机器人及控制方法、介质及计算机设备，解决了目前康复机器人运动单一、柔顺性差的技术问题。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供一种上下肢康复机器人的控制方法，所述上下肢康复机器人包括机械臂及其控制系统，机械臂执行末端设有快拆式夹具、六维力传感器和肌电信号传感器；所述快拆式夹具用于与患肢连接；
8.所述控制方法包括：
9.通过主动测试，获得与患肢相关的数据，根据所述数据设置警报阈值；
10.根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，或者通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练。
11.进一步技术方案为：
12.所述通过主动测试，获得与患肢相关的数据，包括：
13.启动主动测试模式，设置初始阻尼力，通过患肢的主动运动，由六维力传感器以及肌电信号传感器实时传输相关数据至控制系统，根据整个运动过程中的六维力传感器以及肌电信号传感器各自传输信号的最大值设置警报阈值。
14.根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
15.启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；
16.控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第一路径带动患肢进行重复运动。
17.根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
18.启动第一被动康复训练模式，拖拽机械臂按照第一路径移动，记录移动过程中的速度、位姿以及第一路径上的点位信息；
19.根据所述点位信息通过插补方法生成第二路径；
20.控制机械臂按照拖拽时的速度、位姿沿第二路径带动患肢进行重复运动。
21.根据设定的治疗方案控制机械臂带动患肢沿设定路径运动进行被动康复训练，包括：
22.启动第二被动康复训练模式，控制机械臂按照预设的作业路径、速度及位姿带动患肢进行重复运动。
23.根据设定的治疗方案通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练，包括：
24.启动主动康复训练模式，根据与患肢相关的数据设置阻尼力，设定训练路径；
25.患肢按照所述训练路径带动机械臂运动。
26.所述控制方法还包括：
27.当患肢运动路径偏离设定路径时，通过自适应阻抗控制使患肢运动回到设定路径。
28.所述自适应阻抗控制的实现方法包括：
29.根据六维力传感器采集的数据判断使患肢偏离运动路径的外力的大小，根据外力大小以及机械臂执行末端与设定路径之间的偏移量，向机械臂执行末端施加一个与外力方向相反的抵抗力或者施加一个朝设定路径方向的柔顺力。
30.所述控制方法还包括：
31.通过六维力传感器以及肌电信号传感器的信号，判断患肢是否出现异常情况；
32.若六维力传感器或肌电信号传感器信号超出预设的警报阈值或出现突变，发出告警信息，机械臂停止移动。
33.所述控制方法还包括：
34.牵引控制机械臂，将所述夹具与患肢固定，包括：
35.启动牵引模式，首先在患肢上固定辅助带，然后牵引机械臂末端至患者患肢，将夹具的主体与辅助带进行连接；
36.所述辅助带上设有所述肌电信号传感器。
37.第二方面，本发明提供一种上下肢康复机器人，包括机械臂及其控制系统、设于所述机械臂执行末端的快拆式夹具、六维力传感器及肌电信号传感器；
38.所述快拆式夹具用于将患肢与机械臂快速连接或脱离；
39.所述六维力传感器和所述肌电信号传感器用于向所述控制系统反馈信号；
40.所述控制系统用于：
41.控制机械臂在外力拖拽下形成设定路径；
42.控制机械臂按照设定路径或根据设定路径优化后的新路径运动；
43.控制机械臂接受患肢带动按照所述设定路径或新路径运动；
44.以及判断患肢运动路径是否偏离设定路径，通过自适应阻抗控制使机械臂带动患肢回到设定路径。
45.进一步技术方案为：
46.所述快拆式夹具包括：
47.辅助带，用于连接患者患肢；
48.主体，与机械臂执行末端集成，用于与辅助带相连，起到将患肢与机械臂执行末端固定的作用。
49.第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的上下肢康复机器人的控制方法。
50.第四方面，本发明提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的上下肢康复机器人的控制方法。
51.本发明的有益效果如下：
52.本发明的上下肢康复机器人的控制方法，应用于上下肢康复机器人，可替代(或辅助)医生(或技师)进行上下肢康复训练，可根据医生经验、患者特点来提供更个性化、更精准的上下肢康复方案，满足患者对康复训练的要求。
53.本发明的上下肢康复机器人的控制方法具有自适应阻抗控制功能，实现机器人末端与外界环境接触的柔顺性，完成机器人轨迹复现功能和阻抗运动功能的相互融合。有利于实现更安全、可靠、精准的康复训练过程。
54.本发明的上下肢康复机器人的控制方法不仅能够实现被动康复训练及康复作业，还通过实时路径规划以及阻尼设置，实现肢体在主动意识下的负载移动，达到主动康复训练的目的。
55.本发明的上下肢康复机器人的控制方法能够保存同一患者的康复训练信息，包括康复路径、阻尼力大小及运行速度等，能够减少医生高强度的培训和实操，也避免不同人员对同一患者的治疗效果差异。实现更安全、可靠、精准的康复过程，降低人工成本，大幅提高每日康复效率。
56.本发明的包括康复机器人在内的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
57.图1为本发明控制方法的流程示意图。
58.图2为本发明实施例控制方法康复训练的操作流程图。
59.图3为本发明实施例机器人的结构示意图。
60.图4为本发明实施例计算机相关设备的连接关系示意图。
61.图5本发明实施例快拆式夹具的结构示意图。
62.图6为本发明实施例快拆式夹具的分解结构示意图。
63.图7为本发明实施例快拆式夹具的上盖结构示意图。
64.图8为本发明实施例快拆式夹具的内框结构示意图。
65.图9为本发明实施例快拆式夹具的内框结构主视图。
66.图10为图9中沿a-a截面剖视图(锁紧状态)。
67.图11为本发明实施例快拆式夹具松卸状态剖视结构示意图。
68.图12为本发明实施例下肢康复训练使用状态示意图。
69.图13为本发明实施例上肢康复训练使用状态示意图。
70.图14为本发明实施例控制方法的自适应阻抗控制算法原理示意图。
71.图中：1、显示器；2、键盘；3、主控计算机；4、运动控制器；5、柜体刹车；6、柜体启动；7、示教器；8、电源；9、柜体；10、快拆式夹具；11、肌电信号传感器；12、六维力传感器；13、机械臂；101、上盖；102、滑块；103、凸台；104、连接杆；105、复位弹簧；106、内框；107、辅助带；111、肌电信号发出端口；112、肌电信号接收端口；1011、弧形槽；1012、连接柱；1041、套筒结构；1071、连接套；1072、卡槽。
具体实施方式
72.以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
73.本技术针对上下肢，利用六维力传感器、肌电信号传感器及相应控制算法结合主被动康复训练的理念，提供一种主被动一上下肢康复机器人的控制方法，用于控制上下肢康复机器人。
74.如图1所示，本技术的上下肢康复机器人的控制方法，应用到一种上下肢康复机器人，包括机械臂及其控制系统、设于所述机械臂执行末端的快拆式夹具和六维力传感器、以及肌电信号传感器；
75.参见图1，控制方法包括：
76.s1、通过主动测试，获得与患者患肢先关的数据，根据数据设置警报阈值
77.s2、根据设定的治疗方案(控制机械臂带动患者患肢沿设定路径运动)进行被动康复训练或者(通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径主动运动)进行主动康复训练。
78.步骤s1之前，还包括：牵引控制机械臂，将夹具与患肢固定，包括：
79.医护人员通过专用仪器确定患者患肢情况，确定康复患肢，医护人员牵引机械臂并将夹具与患肢固定。
80.具体操作为：
81.医生通过其他专业仪器检查患者患肢情况，确定初步康复方案；
82.医护人员启动康复机器人，启动牵引模式，将机械臂末端牵引至患者患肢部位；
83.将辅助带与患肢固定，机械臂末端夹具主体与辅助带进行连接，完成固定。
84.具体的，肌电信号传感器设置在辅助带上。
85.牵引模式下，机械臂末端可被牵引到特定位置，方便和患肢固定。而且非牵引模式下，机械臂处于固定位置。
86.步骤s1中，通过主动测试，获得与患者患肢先关的数据，根据数据设置警报阈值，包括：
87.选择主动测试模式，设置初始阻尼力，患者通过主动运动带动机械臂运动，六维力传感器及肌电信号传感器将数据实时传输至控制系统。
88.主动测试结束，医护人员根据控制系统在测试过程中六维力传感器及肌电信号传感器传输的各类信号峰值设置警报阈值，作为报警触发信号。
89.步骤s2中，治疗方案包括主动康复训练方案和被动康复训练方案。
90.被动康复训练，包括两种：
91.一是通过医护人员对机械臂进行拖拽生成路径、点位信息，可选择路径和相应的速度带动患者患肢进行往复运动。
92.二是康复作业。系统预设了作业路径、速度和位姿信息，可选择作业路径进行康复作业。
93.主动康复训练，是医护人员根据主动测试的数据，设置相应的阻尼力大小，选择合适的康复路径，由患者通过主动运动，克服阻尼力，带动机械臂进行往复运动。随着患肢状态的好转，逐步调整阻尼力大小。
94.步骤s2中，根据设定的治疗方案(被动康复训练方案)控制机械臂沿设定路径带动患者患肢运动进行被动康复训练，包括：
95.启动第一被动康复训练模式，对机械臂拖拽，形成第一路径，记录过程中生成的速度、位姿以及路径上的点位信息；点位信息包括拖拽过程中记录的路径上的关键点；
96.控制机械臂沿第一路径并按照拖拽过程中生成的速度、位姿带动患肢重复进行康复训练；
97.控制机械臂沿第一路径并按照拖拽过程中生成的速度、位姿带动患肢进行重复运动。
98.还可通过直线插补或者其他插补方法对点位信息进行插补，形成额外所需的第二路径，控制机械臂沿第二路径并按照拖拽过程中生成的速度、位姿带动患肢进行重复运动。
99.第一被动康复训练模式主要针对适用于需要恢复肌力的患者。
100.还包括：
101.启动第二被动康复训练模式，控制机械臂按照预设的作业路径、速度及位姿带动患肢进行重复运动。
102.第一被动康复训练模式即康复作业路径，主要针对适用于有肌力但需要完成特定作业路径功能的患者的需要。例如，帮助患者完成数字“1”、“2”书写等康复作业。
103.步骤s2中，根据设定的治疗方案通过患肢克服阻尼力带动机械臂沿设定路径运动进行主动康复训练，包括：
104.启动主动康复训练模式，根据与患肢相关的数据设置阻尼力和训练路径；
105.患肢按照设定的训练路径带动机械臂运动。
106.训练路径可以是医护人员根据实际情况设定的新训练路径，也可以是采用数据库保存的患者之前的训练路径。
107.本技术的控制方法还包括：
108.当患肢运动路径偏离设定路径时，通过自适应阻抗控制使机械臂执行末端做主动柔顺运动，使患肢运动回到设定路径。
109.自适应阻抗控制，包括：
110.根据六维力传感器采集的数据判断使患肢偏离运动路径的外力的大小，根据外力大小以及机械臂执行末端与设定路径之间的偏移量，向机械臂执行末端施加一个与外力方
向相反的抵抗力或者施加一个朝设定路径方向的柔顺力。
111.本技术的自适应阻抗控制方法是一种力感知阻抗控制方法，通过自适应阻抗控制算法实现机器人机械臂执行末端与外界环境接触的柔顺性，完成机器人轨迹复现功能和阻抗运动功能的相互融合，以增加了机器人的柔顺度以及安全性。
112.本技术的控制方法还包括：
113.通过六维力传感器以及肌电信号传感器的信号，判断患肢是否出现痉挛等异常情况；
114.若六维力传感器或肌电信号传感器信号超出预设的警报阈值或出现突变，发出告警信息，机械臂停止移动。医护人员可及时断开机械臂末端与患肢的连接状态。
115.在一实施例中，步骤s1中，控制康复机器人执行主动测试的方法可以包括以下步骤：
116.1、将康复机器人移动至指定位置，启动康复机器人，医护人员登录操作系统；
117.2、根据不同病人、不同患肢，由医护人员人工将机械臂末端拖拽至患者患肢部位，在患肢上固定辅助带，将机械臂末端与辅助带连接，将设于辅助带上的肌电信号发出端口与设于机械臂末端的肌电信号接收端口连接；
118.3、医护人员在人机交互界面选择主动测试模式，设置初始阻尼力大小，在此阶段无需设置路径：
119.4、患者主动施加作用力于机械臂末端，此时有两种情况：1)患者推力小于阻尼力，末端不移动，此时选择被动康复训练模式，根据传感器传输的峰值设定警报阈值；2)患者推力大于阻尼力，末端在推力作用下移动，此时选择主动康复训练模式，根据传感器传输的峰值设置相应的阻尼力以及警报阈值。
120.主动测试能够在康复训练之前获得患者患肢的实际情况从而选择相应的康复方案、设置相应的阻尼力以及报警阈值，实现更安全、可靠、精准的治疗过程，降低人工成本，大幅提高每日治疗效率；能够保存同一患者的康复训练信息，包括路径、阻尼力大小及运行速度等，能够减少医生高强度的培训和实操，也避免不同人员对同一患者的治疗效果差异。
121.在一实施例中，针对新患者，医护人员首先需在人机交互界面中的功能模块选择主动测试以获得患者患肢的当前状态。若为有康复记录的患者，则可根据康复情况选择再次进行主动测试或者直接从数据库中调用相关数据。
122.在一实施例中，步骤s2中，控制上下肢康复机器人的执行被动康复训练作业的方法可以包括以下步骤：
123.1、在通过主动测试或者数据库获得相关数据，已设置警报阈值，保持机械臂末端与患肢的连接状态的条件下，由医护人员在人机交互界面选择被动康复训练模式，拖动机械臂末端，手把手教导患者患肢康复训练所要运行的路径、速度以及点位信息，并进行存储；
124.2、由医护人员在示教器中根据保存的点位信息，选择进行直线插补、圆弧插补生成新路径或者使用原路径，选择康复时末端运行速度相较于拖拽机械臂时速度的倍速，选择路径循环次数或持续时间，开始康复治疗；
125.3、康复机器人代替医护人员按照生成的轨迹和位姿、速度带动患者肢体重复进行康复作业，直至当前康复阶段结束，由医护人员记录患者康复信息，可继续选择更换患肢或
康复训练模式继续训练，也可退出系统。
126.在一实施例中，步骤s2中，控制上下肢康复机器人的执行主动康复训练作业的方法可以包括以下步骤：
127.1、在通过主动测试或者数据库获得相关数据，已设置警报阈值，保持机械臂末端与患肢的连接状态的条件下，由医护人员在人机交互界面中的功能模块选择主动康复训练模式。
128.2、由医护人员在示教器中根据主动测试数据设置相应阻尼力大小；设定路径点位信息，选择插补方式，生成康复训练路径，也可从数据库中选择该患者之前保存的路径信息；
129.3、患者患肢按照设定的路径带动机械臂末端主动运动，直至当前康复阶段结束，由医护人员记录患者康复信息，可继续选择更换患肢或康复训练模式继续训练，也可退出系统。
130.在上述实施例中，所设定的轨迹需要符合正常运动的角度和位置范围，且对康复起积极作用，防止对患者造成二次伤害。
131.具体的，康复过程一般为主动测试(获得数据、设置警报阈值)与被动训练或者与主动训练的组合，也可是三者的组合，每项功能可能执行不止一次。若涉及更换患肢尤其是上下肢，则还涉及其他操作。
132.具体地，在上述实施例中，当前患肢康复训练结束后，可以选择停止训练或者更换患肢继续训练。更换患肢之后需要再次进行主动测试，选择康复模式进行康复训练。若需在上下肢之间进行更换，由于只存在患肢运动范围的不同，故只需注意路径和速度的规划即可。
133.在一实施例中，参见图14，当患肢运动路径偏离设定路径时，通过自适应阻抗控制使患肢运动回到预定轨迹，自适应阻抗控制采用的算法具体包括：
134.1、在机器人的阻抗控制中初始化设置参数，当机械臂末端未偏离设定轨迹时，参数不发生变化。当末端在外力或者推力的作用下做主动的柔顺运动时，可通过控制系统的上位机获得末端实际位置与设定轨迹之间的偏移量δx，刚度参数k的大小随着δx的增大而变大，从而在空间中形成不同类型的刚度场。
135.2、在末端做主动的柔顺运动时，控制系统的上位机持续获得偏移量δx的实时大小并计算出相应的刚度参数k的值，从而产生相应的辅助力来克服推力或者外力，最终使末端回到设定轨迹。
136.图14中，kn代表根据偏移量δx变化而变化后的刚度参数，α代表比例系数。
137.康复机器人的自适应阻抗控制的具体体现，包括：
138.被动康复训练：
139.机械臂带动患肢按照预定轨迹移动的过程中，当末端受到外力作用时将会沿着外力方向偏离设定轨迹并根据算法逐步增大对外力的抵抗力，当外力消除后，自适应阻抗控制算法根据末端实际位置与设定轨迹之间的偏移量实时改变参数，即向预定轨迹的方向施加一个柔顺力来动态调整患者患肢的位置和姿态，当实际轨迹与预定轨迹之间的偏移量为零或在误差范围内时，参数变为初始参数，使末端更快的返回原轨迹。
140.主动康复训练：
141.在患者主动运动过程中，机器人会根据力传感器的实时数据按照一定关系调整阻尼力大小，也就是说：
142.阻尼力随机械臂末端所受推力即患者施加于末端的推力的增大而增大，即当患者主动施加于机械臂末端的推力增大时，机械臂会随着患者推力的方向运动，同时控制系统会通过算法按照相应的比例设置增大后的新阻尼力，患者需克服新设置的阻尼力进行运动，当患者施加的推力小于新阻尼力时，自适应阻抗控制会根据患者患肢的实时位置与预定轨迹之间偏差量改变参数，即向预定轨迹的方向施加一个柔顺力来调整患者患肢的位置和姿态，使末端更快的返回原轨迹；
143.或者阻尼力随机械臂末端所受推力的减小而减小，即当患者施加的推力不足以克服预定的阻尼力时，控制系统会根据力传感器的实时数据推测患者推力的倾向方向并沿着这个方向施加辅助力，同时减小阻尼力，使机械臂能够在更小的推力下运动，保证了康复机器人与患者之间的柔顺性，有利于激发患者残存肌力，提高患者参与训练的积极性。
144.通过上述的自适应阻抗控制的实现过程，增大了系统的柔顺性，同时也短暂的提高了康复运动强度，还可以提高患者康复训练过程中的舒适度，从而有助于提高康复训练效果。
145.在一实施例中，判断患者在康复过程中是否出现痉挛等异常现象：若控制系统接收的六维力传感器力信号超出阈值或者肌电信号出现突变，则发出告警信息、停止机械臂运动，中断康复进程。
146.在一实施例中，本实施例提供的康复机器人的控制方法操作流程，参见图2，在代替医护人员进行康复训练时，人工拖动机械臂末端的过程中，以及拖动患肢走完预定康复路径之后、回放重复运动之时，主动康复训练的全过程中，六维力传感器及肌电信号传感器实时传输患肢相应信号至控制系统并将数据与设置的阈值进行比较，当信号超出阈值或者出现突变力、肌电信号，控制系统将发送报警信号，中断康复训练过程，停止机械臂的移动，等待医护人员介入断开末端与患肢之间的连接状态，确保康复训练过程安全。
147.进一步地，异常信息会记录在警报模块，操作员可查看引起警报的原因及路径、位姿、速度和康复模式等信息，总结并简单分析原因，记录在患者信息模块里，可以在之后的训练中进行针对性训练或者设置相关的临界值以防出现同样的问题。
148.本技术的一个实施例提供一种上下肢康复机器人，包括机械臂及其控制系统、设于机械臂执行末端的快拆式夹具、六维力传感器及肌电信号传感器；
149.快拆式夹具用于将患肢与机械臂快速连接或脱离；
150.六维力传感器和肌电信号传感器用于向控制系统反馈信号；
151.控制系统用于：
152.控制机械臂在外力拖拽下形成设定路径；
153.控制机械臂按照设定路径或根据设定路径优化后的新路径运动；
154.控制机械臂接受患肢带动按照设定路径或新路径运动；
155.以及判断患肢运动路径是否偏离设定路径，通过自适应阻抗控制使机械臂带动患肢回到设定路径。
156.上述实施例的上下肢康复机器人，用于执行所述上下肢康复机器人的控制方法的具体流程。
157.上述实施例的快拆式夹具包括：
158.辅助带，用于连接患者患肢；
159.主体，与机械臂执行末端集成，用于与辅助带相连，起到将患肢与机械臂执行末端固定的作用。
160.具体的，辅助带上设有肌电信号传感器的肌电信号发出端口，机械臂执行末端上设有肌电信号接收端口。
161.在一个实施例中，参见图3，机器人包括柜体9、电源8、外设(显示器1、键盘2、鼠标等)、主控计算机3、运动控制器4、柜体刹车5、柜体启动6、示教器7、快拆式夹具10，肌电信号传感器11、六维力传感器12、以及机械臂13。上述各部件的连接方式为：
162.机械臂13通过机械连接方式固定在柜体9上，快拆式夹具10与六维力传感器12进行机械连接，六维力传感器12与机机械臂执行末端进行机械连接，与主控计算机3通过usb口进行连接，肌电信号传感器11内嵌于快拆式夹具10的辅助带上，同样与主控计算机通过usb口进行连接。机械臂13与运动控制器4通过以太网总线连接，示教器7与运动控制器4通过电缆连接也可通过无线网，使用手机或者平板进行控制，运动控制器4与主控计算机3通过以太网进行连接，显示器1、键盘2与主控计算机3通过usb进行连接。
163.显示器1可以实时采集并显示系统状态信息，如康复训练方式(被动训练、主动训练)、路径、速度、警报阈值，机械臂关节角度，传感器数值等等。键盘2(及鼠标)，方便操作人员手动录入信息或者下发操作指示。通过人机交互界面，实现操作员账号登录、患者信息记录以及治疗方案选择功能。
164.机械臂及其控制系统的连接关系参见图4。
165.通过设计的人机交互界面，可以设置康复训练的模式、路径、速度；可以连接数据库，存储、调用和修改患者之前的康复信息；可以对机械臂13进行启动、停止控制；同时还可以设置报警阈值，查看报警信息等等。
166.参见图5，在一个实施例中，快拆式夹具10的结构包括辅助带107和主体，主体与机械臂末端集成，康复训练中与辅助带107相连，起到将患肢与机械臂末端固定的作用。
167.参见图6，主体包括上盖101和内框106，内框106与机械臂执行末端固连或集成为一体，同时内框106固定在辅助带107上的连接套1071中，上盖101和内框106转动连接，通过转动上盖101，使设置在内框106中的滑块102沿径向往复运动，当滑块102卡入连接套1071内壁上的卡槽1072后，使得辅助带107与主体锁紧连接，当滑块102脱离连接套1071内壁上的卡槽1072后，使得辅助带107与主体脱开完成拆卸。
168.上盖101的具体结构如图7所示，上盖101包括一个大直径的盖体，盖体表面沿圆周设置多个弧形槽1011，盖体底部中间通过连接柱1012连接一直径减小的圆柱结构。
169.内框106的具体结构如图8所示，内框106整体为一环形体，环形体顶面沿圆周设有凸台103，凸台103用于与弧形槽1011配合。
170.如图8-图10所示，环形体中沿圆周设有个滑块102，滑块102一端为自由端，另一端与连接杆104连接，连接杆104另一端形成有一套筒结构1041与上盖101的连接柱1012套接。
171.连接杆104、滑块102沿圆周对称分布。
172.环形体中位于连接杆104一侧还设置有复位弹簧105。
173.如图10所示，为夹具锁紧状态。此状态是按照下述流程完成的：
174.上盖101以其中心轴为中心旋转，凸台103滑动至弧形槽1011一端。滑动过程中，连接柱1012通过套筒结构1041带动连接杆104沿弧形路径移动，驱动连接杆104另一端的滑块102沿径向向外侧移动，卡入连接套1071内壁上的卡槽1072后，实现锁紧。此时将辅助带107与主体锁紧连接。
175.如图11所示，为夹具松卸状态。此状态是按照下述流程完成的：
176.上盖101以其中心轴为中心旋转，凸台103滑动至弧形槽1011一端。滑动过程中，连接柱1012通过套筒结构1041带动连接杆104沿弧形路径移动，驱动连接杆104另一端的滑块102沿径向向内侧移动，从连接套1071内壁的卡槽1072中脱离，实现松卸。此时可将辅助带107与主体脱开。
177.具体实施例中，上下肢康复机器人在固定夹具与患者患肢的过程中，具体步骤如下：
178.将辅助带107与患者患肢固定，移动机械臂13至辅助带周围，拧动上盖101使滑块102完全收缩进内框106，将内框106外壁上预设的定位销对准连接套107中预设的定位槽，将夹具主体完全卡入辅助带107，再次反向拧动上盖101，使滑块102伸出完成连接。
179.夹具固定之后，将设置在辅助带107上的肌电信号发出端口111与设置在机械臂末端上的肌电信号接收端口112连接，完成肌电信号传感器的连接工作。
180.具体实施例中，上下肢康复机器人与医护人员实现人机共融、“辅助”医护人员实现上下肢康复训练作业。在人工手动拖动机械臂13按照预定路径移动的过程中，以及拖动患者移动完毕之后、回放重复运动之时，主动康复训练的全过程中，六维力传感器12及肌电信号传感器11实时传输患肢相应信号至主控计算机3并将数据与设置的阈值进行比较，当信号超出阈值或者出现突变肌电信号，主控计算机3将发送报警信号，中断康复训练过程，停止机械臂13的移动，等待医护人员介入断开末端与患肢之间的连接状态，确保康复训练过程安全。
181.本实施例的快拆式夹具，适用于各类型通用机械臂，实现患肢与机械臂的快速连接和脱离，提高通用性和操作的便捷性。
182.在一实施例中，机械臂13至少为六轴结构。可模拟人类的手臂功能，可以自由地实现三维空间的各种姿势，可以生成各种复杂形状的轨迹。
183.具体实施中，医护人员通过拖动机械臂13，带动患者患肢按照预定轨迹移动，六维力传感器12、肌电信号传感器11和快拆式夹具10设于机械臂末端，可以柔顺的随机械臂13被拖动，并保持任意需要的姿态进行康复训练，同时关键点位信息及运动轨迹可以程序形式存储于机械臂运动控制器4中。
184.下面将针对一下肢被动康复训练的实施例进行详细描述，参见图2：
185.1、医护人员将康复机器人移动至患者病床指定位置，打开操作系统，将机械臂13末端牵引至患者下肢，将辅助带107与患者下肢固定，通过拧动上盖101将夹具主体与辅助带107固定，将肌电信号发出端口111与肌电信号接收端口112固定；
186.2、若患者无康复记录，则在人机交互单元中选择主动测试模式；若患者有康复记录，则根据康复情况，选择主动测试模式或者从数据库中调取之前信息进行使用；
187.3、根据主动测试全过程中的六维力传感器12信号峰值设置力信号阈值，根据肌电信号传感器11峰值设置肌电信号频率范围；
188.4、由医护人员在人机交互界面选择被动康复训练模式，拖动机械臂13末端，手把手教导患者患肢康复训练所要运行的路径、速度以及点位信息，并进行存储；
189.5、由医护人员在示教器7中根据保存的点位信息，选择进行直线插补、圆弧插补生成新路径或者使用原路径，选择康复时末端运行速度相较于拖拽机械臂时速度的倍速，选择康复路径循环次数或持续时间，开始康复治疗；
190.6、康复机器人代替医护人员按照生成的轨迹和位姿、速度带动患者肢体重复进行康复作业，直至当前康复阶段结束，由医护人员记录患者康复信息，退出系统；
191.7、在上述过程中，六维力传感器12及肌电信号传感器11实时传输患肢相应信号至主控计算机3并将数据与设置的阈值进行比较，当信号超出阈值或者出现突变肌电信号，主控计算机3将发送报警信号，中断康复训练过程，停止机械臂13的移动，等待医护人员介入断开末端夹具10的连接状态，确保康复训练过程安全；
192.8、机械臂13带动患肢按照预定轨迹移动的过程中，当末端13受到外力作用时将会做主动的柔顺运动，沿着外力方向偏离设定轨迹，外力消除后，根据自适应阻抗控制算法产生的柔顺力来动态调整下肢的位姿(位置和姿态)，从而使末端13更快的返回原轨迹。
193.本技术提供的上下肢康复机器人及控制方法，参见图12、图13，兼顾上下肢、主被动康复训练多种方式，能在极大程度上替代医生进行康复训练，使得操作更加人性化、智能化。
194.本技术一种实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的控制方法。
195.本技术一种实施例提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的控制方法。
196.以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。