专利名称：基于arm的上肢康复训练机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种康复训练机器人系统，尤其涉及一种基于ARM的上肢康复训练机器人 系统。
背景技术：
我国每年有120 — 150万人新患急性脑血管病，在幸存者中约70%-80%的病人留有不同 程度的残疾。包括偏瘫、语言不利、祌志障碍、面瘫(口眼歪斜)、二便失禁等，其中偏瘫 居首位。对于中风病人，对其偏瘫部位进行康复训练是十分重要和关键的医疗手段，及早 进行康复训练可以大大减少残疾的可能性。另一方面由于意外事故造成的肢体受伤的病人 在临床上与中风病人一样，也需要进行康复训练以恢复其部分肢体功能。
偏瘫康复训练的传统方法是治疗师对患者进行手把手的训练。病人中风以后，部分中 枢神经受到损伤，对身体某一部分的运动控制功能丧失。急性期内瘫肢通常衰弱无力，即 处于软瘫期；大约治疗一周以后，肌张力逐渐增高，出现异常运动模式，继续进行康复治 疗，可以恢复部分或全部运动功能。在这整个过程中，偏瘫患者上肢的各种动作必须在治 疗师的辅助之下才能完成。通常治疗师要握住患者的患肢，通过各种手法辅助患者进行运 动。这种训练方式存在如下一些问题 一名治疗师只能同时对一名患者进行动作训练，训 练效率低下；由于治疗师自身的原因，可能无法保证患者得到足够的训练强度。
康复机器人技术在欧美等国家己经得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视，比较典 型的是1991年MIT设计完成了第一台上肢康复训练机器人系统MIT-MANUS，该设备采用五 连杆机构，末端阻抗较小，利用阻抗控制实现训练的安全性、稳定性和平顺性，它有2个 自由度，帮助中风患者的肩、肘运动。另一个上肢康复训练机器人系统是MIME，该设备由 斯坦福大学研究人员设计，使用工业机器人PUMA-560对患者患肢进行操纵，既可以提供平 面运动训练，也可以作三维运动训练。患者前臂以夹板夹持，夹板上装有六轴力传感器、 气动过载断开传感器和快速连接/断开机构。
在我国，康复医学工程虽然得到了普遍的重视，但康复机器人研究仍处于起步阶段， 清华大学在国家"863"计划支持下，从2000年起即开展了机器人辅助神经康复的研究， 研制了一种上肢康复设备UECM，可以在平面内进行两个自由度的运行训练。东南大学将力 反馈遥操作机器人技术应用于康复医疗，设计了基于互联网的、 一对多的力觉辅助远程康 复医疗机器人系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷提出一种基于ARM的上肢康复训练机 器人系统。
本发明基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述系统包括机构部分、控 制部分和电源，其中机构部分由底座、座椅、立柱、悬吊线、肘关节支撑套、病人端手柄、 托盘、力传感器、医生端手柄、位置传感器、电机、康复训练牵引机械臂组成，控制部分 由数据采集模块、ARM系统电路、键盘电路、LCD显示电路、网络接口电路、存储卡电路、 电机驱动电路、控制计算机组成，其中数据采集模块包括运动信号采集电路、信号调理电 路，电机驱动电路包括光耦隔离电路、驱动放大电路；底座由导轨和平台组成，座椅设置 于底座的导轨上，立柱固定在座椅后部底座的导轨上，肘关节支撑套通过悬吊线与立柱的 悬梁固定，电机的底盘与底座的平台固定，位置传感器设置于电机的中部转轴上，电机的 上部转轴与牵引机械臂的中部固定，康复训练牵引机械臂的一端设置有一个医生端手柄， 病人端手柄通过托盘后与康复训练牵引机械臂的另一端固定，力传感器设置于病人端手柄 的下部；力传感器、位置传感器的输出端分别与运动信号采集电路的输入端连接，运动信 号采集电路的输出端与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端、键盘电路的 输出端分别与ARM系统电路的输入端连接，ARM系统电路的输出端与LCD显示电路的输 入端连接，ARM系统电路分别与网络接口电路、存储卡电路电连接，网络接口电路与控制 计算机电连接，ARM系统电路的输出端与光耦隔离电路的输入端连接，光耦隔离电路的输 出端与驱动放大电路的输入端连接，驱动放大电路的输出端与电机的输入端连接；电源的 输出端分别与机构部分、控制部分电连接。
本发明可以实现手动训练、自动训练和基于网络的远程训练，具有较好的实用价值。
图l是本发明的系统框图2是本发明的机械结构图； 图3是本发明的数据采集模块电路原理图； 图4是本发明的电机驱动电路原理图； 图5是本发明的ARM系统电路模块框图。
具体实施例方式
如图l、图2所示。本发明基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述系 统包括机构部分、控制部分和电源，其中机构部分由底座l、座椅2、立柱3、悬吊线4、肘关节支撑套5、病人端手柄6、托盘7、力传感器8、医生端手柄9、位置传感器10、电 机ll、康复训练牵引机械臂12组成，控制部分由数据采集模块13、 ARM系统电路14、键 盘电路15、 LCD显示电路16、网络接口电路17、存储卡电路18、电机驱动电路(19)、控 制计算机20组成，其中数据采集模块13包括运动信号采集电路131、信号调理电路132， 电机驱动电路19包括光耦隔离电路191、驱动放大电路192;底座l由导轨和平台组成， 座椅2设置于底座1的导轨上，立柱3固定在座椅2后部底座1的导轨上，肘关节支撑套5 通过悬吊线4与立柱3的悬梁固定，电机11的底盘与底座1的平台固定，位置传感器10 设置于电机ll的中部转轴上，电机11的上部转轴与牵引机械臂12的中部固定，康复训练 牵引机械臂12的一端设置有一个医生端手柄9，病人端手柄6通过托盘7后与康复训练牵 引机械臂12的另一端固定，力传感器8设置于病人端手柄6的下部；力传感器8、位置传 感器10的输出端分别与运动信号采集电路131的输入端连接，运动信号采集电路131的输 出端与信号调理电路132的输入端连接，信号调理电路132的输出端、键盘电路15的输出 端分别与ARM系统电路14的输入端连接，ARM系统电路14的输出端与LCD显示电路 16的输入端连接，ARM系统电路14分别与网络接口电路17、存储卡电路18电连接，网 络接口电路17与控制计算机20电连接，ARM系统电路14的输出端与光耦隔离电路191 的输入端连接，光耦隔离电路191的输出端与驱动放大电路192的输入端连接，驱动放大 电路192的输出端与电机11的输入端连接；电源的输出端分别与机构部分、控制部分电连 接。
如图3所示。所述运动信号采集电路131包括四个电阻即第一电阻R1至第四电阻R4， 可变电阻R5,第一电解电容C1，第一电容C2、力传感器接口 Jl，位置传感器接口J2，并联 稳压二极管Al，仪用放大器A2，第一运算放大器A3;其中力传感器接口 Jl的1脚、2脚、 3脚、4脚分别与力传感器8的输出端连接，力传感器接口 Jl的1脚接电源的输出端，力 传感器接口 Jl的2脚接地，力传感器接口 J1的3脚接仪用放大器A2的3脚，力传感器接 口 Jl的4脚接仪用放大器A2的2脚，仪用放大器A2的1脚分别接可变电阻R5的一端和 中间端，可变电阻R5的另一端串接第一电阻Rl后接仪用放大器A2的8脚，仪用放大器 A2的4脚接直流电源的输出端，仪用放大器A2的5脚接地，仪用放大器A2的6脚接信 号调理电路132的输入端，仪用放大器A2的7脚接电源的输出端；位置传感器接口 J2的1 脚、2脚分别与位置传感器的输出端连接，位置传感器接口 J2的2脚分别与第一运算放大 器A3的输出端6脚、信号调理电路132的输入端连接，位置传感器接口 J2的1脚分别与 第一运算放大器A3的负输入端2脚、第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端分 别与第一电容C2的一端、第一电解电容C1的负输入端、并联稳压二极管A1的阳极、第 四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接直流电源的输出端，第一电容C2的另一端分别与并联稳压二极管A1的参考极和阴极、第一电解电容C1的正输入端连接接地，第 一运算放大器A3的正输入端3脚串联第三电阻R3后接模拟地，第一运算放大器A3的4 脚、7脚分别接电源的输出端。
所述信号调理电路132包括四个运算放大器即第二运算放大器A4至第五运算放大器 A7、四个电容即第三电容C3至第六电容C6，五个电阻即第六电阻R6至第十电阻R10; 其中第六电阻R6的一端分别与第十电阻RIO的一端、运动信号采集电路131的输出端、第 四运算放大器A6的负输入端9脚连接，第十电阻R10的另一端接模拟地，第六电阻R6的 另一端分别接第六电容C6的一端、第四运算放大器A6的输出端8脚、第九电阻R9的一 端，第六电容C6的另一端分别接第三运算放大器A5的输出端6脚和负输入端2脚、ARM 系统电路14的输入端，第九电阻R9的另一端分别接第三电容C3的一端、第三运算放大器 A5的正输入端3脚，第三电容C3的另一端接模拟地，第三运算放大器A5的4脚、7脚分 别接电源的输出端，第四运算放大器A6的4脚和正输入端即3脚分别接电源的输出端，第 四运算放大器A6的11脚接模拟地;第七电阻R7的一端接运动信号采集电路131的输出端、 第五运算放大器A7的负输入端6脚，第七电阻R7的另一端分别接第八电阻R8的一端、 第五运算放大器A7的输出端7脚、第五电容C5的一端，第八电阻R8的另一端分别接第 四电容C4的一端、第二运算放大器A4的正输入端3脚，第四电容C4的另一端接模拟地， 第五电容C5的另一端分别接ARM系统电路14的输入端、第二运算放大器A4的输出端6 脚和负输入端2脚连接，第二运算放大器A4的4脚和7脚、第五运算放大器A7的9脚分 别接直流电源的输出端，第五运算放大器A7的8脚接模拟地。
如图4所示。所述光耦隔离电路191包括四个电阻即第十四电阻R14至第十七电阻R17、 第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第一高速 逻辑门光电连接芯片A9、第二高速逻辑门光电连接芯片AIO、第一与非门A8A、第二与非 门A8B;其中第一与非门A8A的1脚接ARM系统电路14的输出端，第一与非门A8A的 2脚分别接第二与非门A8B的3脚、第二高速逻辑门光电连接芯片A10的3脚，第二与非 门A8B的4脚接第一高速逻辑门光电连接芯片A9的3脚，第一高速逻辑门光电连接芯片 .A9的2脚串联第十四电阻R14后分别接直流电源的输出端、第十五电阻R15的一端，第十 五电阻R15的另一端接第二高速逻辑门光电连接芯片A10的2脚，第一高速逻辑门光电连 接芯片A9的5脚分别与第三十一电容C31的一端、第三十二电容C32的一端连接接模拟 地，第三十一电容C31的另一端分别接第一高速逻辑门光电连接芯片A9的7脚和8脚、 直流电源的输出端、第十六电阻R16的一端，第十六电阻R16的另一端分别接第一高速逻 辑门光电连接芯片A9的6脚、第三十二电容C32的另一端、驱动放大电路192的输入端； 第二高速逻辑门光电连接芯片A10的5脚分别与第三十六电容C36的一端、第三十七电容C37的一端连接接模拟地，第三十六电容C36的另一端分别接第二高速逻辑门光电连接芯 片A10的7脚和8脚、直流电源的输出端、第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另 一端分别接第二高速逻辑门光电连接芯片A10的6脚、第三十七电容C37的另一端、驱动 放大电路192的输入端。
所述驱动放大电路192包括第一功率开关管驱动芯片All、第二功率开关管驱动芯片 A12、四个功率开关管即第一功率开关管Ql至第四功率开关管Q4、四个电阻即十八电阻 R18至第二i"^一电阻R21、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第 三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40、第一二极管D1、第二二极管D2; 其中第一功率开关管驱动芯片All的9脚分别接直流电源的输出端、第三十三电容C33的 一端，第三十三电容C33的另一端与第一功率开关管驱动芯片All的11脚和13脚连接接 模拟地，第一功率开关管驱动芯片All的IO脚分别接光耦隔离电路191的输出端、第二功 率开关管驱动芯片A12的12脚，第一功率开关管驱动芯片All的12脚分别接光耦隔离电 路191的输出端、第二功率开关管驱动芯片A12的10脚，第二功率开关管驱动芯片A12 的9脚分别接直流电源的输出端、第三十八电容C38的一端，第三十八电容C38的另一端 与第二功率开关管驱动芯片A12的11脚和13脚连接接地，第一功率开关管驱动芯片All 的7脚串联第十八电阻R18后接第一功率开关管Ql的栅极，第一功率开关管驱动芯片All 的6脚分别接第三十四电容C34的一端、第二二极管D2的阴极，第一功率开关管驱动芯 片All的5脚分别接第三十四电容C34的另一端、电机ll的正输入端MOT+，第一功率开 关管驱动芯片All的3脚分别接直流电源的输出端、第二二极管D2的阳极、第三十五电 容C35的一端，第三十五电容C35的另一端与第一功率开关管驱动芯片All的2脚连接接 模拟地,第一功率开关管驱动芯片All的1脚串联第二十电阻R20后接第三功率开关管Q3 的栅极，第二功率开关管驱动芯片A12的7脚串联第十九电阻R19后接第二功率开关管Q2 的栅极，第二功率开关管驱动芯片A12的6脚分别接第四十电容C40的一端、第一二极管 Dl的阴极，第二功率开关管驱动芯片A12的5脚分别接第四十电容C40的另一端、电机 ll的负输入端MOT-、第二功率开关管Q2的源极、第四功率开关管Q4的漏极，第二功率 开关管驱动芯片A12的3脚分别接直流电源的输出端、第一二极管Dl的阳极、第三十九 电容C39的一端，第三十九电容C39的另一端与第二一功率开关管驱动芯片A12的2脚连 接接模拟地，第二功率开关管驱动芯片A12的1脚串联第二十一电阻R21后接第四功率开 关管Q4的栅极，第一功率开关管Ql的源极接第三功率开关管Q3的漏极，第一功率开关 管Ql的漏极分别接直流电源的输出端、第二功率开关管Q2的漏极，第三功率开关管Q3 的源极与第四功率开关管Q4的源极连接接模拟地。
如图5所示。ARM系统电路14由ARM处理器、电源电路、复位电路、时钟电路、存储器电路组成，ARM处理器采用型号为LPC2210、操作系统采用uClinux系统。
数据采集模块13的位置信号输出端和力信号的输出端分别与ARM系统电路14的输入 端连接，ARM系统电路14的输出端经网络接口电路模块17与医生端监控计算机20相连， 监控计算机20根据反馈信息输出控制指令，经网络接口电路17到ARM系统电路14， ARM 系统电路14根据控制指令采用相应的算法输出控制信息经电机驱动电路19到电机，从而 控制电机的运转，键盘电路15采用I2C总线与ARM系统电路14的LPC2210的I2C接口相 连，LCD显示电路16采用16位总线接口连接到LPC2210处理器。 力传感器8采用型号为BK-5B 3kg力传感器。 键盘电路15采用型号为ZLG7290的驱动芯片。
存储卡电路18采用SD卡存储器，LPC2210处理器采用SPI总线访问SD卡。 光耦隔离电路191采用型号为6N137的光电隔离芯片，驱动放大电路192采用型号为 IR2112的前端驱动芯片和4个型号为IRF540N的场效应管以及过电流保护装置组成的双极 性脉宽调制变换电路，LPC2210处理器的PWM输出端经过两个反相器，第一个反向器的 输出信号PWM1和第二个反相器的输出信号PWM2在相位上正好相反，两路信号分别经过 光电隔离电路后，分别作为驱动放大电路192的两个前端驱动芯片IR2112的输入。第一光 电隔离芯片A9的6脚与第一前端驱动芯片All的HIN以及第二前端驱动芯片A12的LIN 连接，第二光电隔离芯片A10的6脚与第一前端驱动芯片All的12脚LIN端以及第二前 端驱动芯片A12的IO脚HIN端连接，当PWM的占空比为50%，为有效状态时，第一、 第二前端驱动芯片A11和A12的1脚、7脚即L0、 H0端波形的占空比都是50。/。，四个场 效应管即第一场效应管Ql 第四场效应管Q4的导通时间是一样长，连接在电机11的正负 输入端MOT1 +和MOTl-上，电机的平均电压也就为O,此时电机11是停止状态.当PWM的 占空比大于50%时，第一前端驱动芯片All的7脚H0端和第二前端驱动芯片A12的1脚 L0端占空比大于50%,而第一前端驱动芯片All的1脚即L0端和第二前端驱动芯片A12的 7脚即H0端占空比要小于50。/。,所以第一、第四场效应管Q1、 Q4的导通时间比第二、第三 场效应管Q2、 Q3的导通时间要长，电机ll上的平均电压大于O，电机11正转，PWM占 空比越大，则电机U上的平均电压越i，电机11的正转转速就越快.当PWM的占空比小于 50%时，情况正好相反，此时电机ll上的平均电压小于O,电机反转。所以只要调节PWM 的占空比就可以控制电机11的停止和正反转的速度。
权利要求
1. 一种基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述系统包括机构部分、控制部分和电源，其中机构部分由底座(1)、座椅(2)、立柱(3)、悬吊线(4)、肘关节支撑套(5)、病人端手柄(6)、托盘(7)、力传感器(8)、医生端手柄(9)、位置传感器(10)、电机(11)、康复训练牵引机械臂(12)组成，控制部分由数据采集模块(13)、ARM系统电路(14)、键盘电路(15)、LCD显示电路(16)、网络接口电路(17)、存储卡电路(18)、电机驱动电路(19)、控制计算机(20)组成，其中数据采集模块(13)包括运动信号采集电路(131)、信号调理电路(132)，电机驱动电路(19)包括光耦隔离电路(191)、驱动放大电路(192)；底座(1)由导轨和平台组成，座椅(2)设置于底座(1)的导轨上，立柱(3)固定在座椅(2)后部底座(1)的导轨上，肘关节支撑套(5)通过悬吊线(4)与立柱(3)的悬梁固定，电机(11)的底盘与底座(1)的平台固定，位置传感器(10)设置于电机(11)的中部转轴上，电机(11)的上部转轴与牵引机械臂(12)的中部固定，康复训练牵引机械臂(12)的一端设置有一个医生端手柄(9)，病人端手柄(6)通过托盘(7)后与康复训练牵引机械臂(12)的另一端固定，力传感器(8)设置于病人端手柄(6)的下部；力传感器(8)、位置传感器(10)的输出端分别与运动信号采集电路(131)的输入端连接，运动信号采集电路(131)的输出端与信号调理电路(132)的输入端连接，信号调理电路(132)的输出端、键盘电路(15)的输出端分别与ARM系统电路(14)的输入端连接，ARM系统电路(14)的输出端与LCD显示电路(16)的输入端连接，ARM系统电路(14)分别与网络接口电路(17)、存储卡电路(18)电连接，网络接口电路(17)与控制计算机(20)电连接，ARM系统电路(14)的输出端与光耦隔离电路(191)的输入端连接，光耦隔离电路(191)的输出端与驱动放大电路(192)的输入端连接，驱动放大电路(192)的输出端与电机(11)的输入端连接；电源的输出端分别与机构部分、控制部分电连接。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述运动 信号采集电路(131)包括四个电阻即第一电阻(Rl)至第四电阻(R4)，可变电阻(R5), 第一电解电容(Cl)，第一电容(C2)、力传感器接口 (Jl)，位置传感器接口 (J2)，并联 稳压二极管(Al)，仪用放大器(A2)，第一运算放大器(A3);其中力传感器接口 (Jl) 的1脚、2脚、3脚、4脚分别与力传感器(8)的输出端连接，力传感器接口 (Jl)的l脚 接电源的输出端，力传感器接口 (Jl)的2脚接地，力传感器接口 (Jl)的3脚接仪用放大 器(A2)的3脚，力传感器接口(J1)的4脚接仪用放大器(A2)的2脚，仪用放大器(A2)的1脚分别接可变电阻(R5)的一端和中间端，可变电阻(R5)的另一端串接第一电阻(Rl) 后接仪用放大器(A2)的8脚，仪用放大器(A2)的4脚接直流电源的输出端，仪用放大 器(A2)的5脚接地，仪用放大器(A2)的6脚接信号调理电路(132)的输入端，仪用 放大器(A2)的7脚接电源的输出端；位置传感器接口 (J2)的l脚、2脚分别与位置传感 器的输出端连接，位置传感器接口 (J2)的2脚分别与第一运算放大器(A3)的输出端6 脚、信号调理电路(132)的输入端连接，位置传感器接口 (J2)的l脚分别与第一运算放 大器(A3)的负输入端2脚、第二电阻(R2)的一端连接，第二电阻(R2)的另一端分别 与第一电容(C2)的一端、第一电解电容(Cl)的负输入端、并联稳压二极管(Al)的阳 极、第四电阻(R4)的一端连接，第四电阻(R4)的另一端接直流电源的输出端，第一电 容(C2)的另一端分别与并联稳压二极管(Al)的参考极和阴极、第一电解电容(Cl)的 正输入端连接接地，第一运算放大器(A3)的正输入端3脚串联第三电阻(R3)后接模拟 地，第一运算放大器(A3)的4脚、7脚分别接电源的输出端。
3. 根据权利要求1所述的基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述信 号调理电路(132)包括四个运算放大器即第二运算放大器(A4)至第五运算放大器(A7)、 四个电容即第三电容(C3)至第六电容(C6)，五个电阻即第六电阻(R6)至第十电阻(R10); 其中第六电阻(R6)的一端分别与第十电阻(R10)的一端、运动信号采集电路(131)的 输出端、第四运算放大器(A6)的负输入端9脚连接，第十电阻(R10)的另一端接模拟 地，第六电阻(R6)的另一端分别接第六电容(C6)的一端、第四运算放大器(A6)的输 出端8脚、第九电阻(R9)的一端，第六电容(C6)的另一端分别接第三运算放大器(A5) 的输出端6脚和负输入端2脚、ARM系统电路(14)的输入端，第九电阻(R9)的另一端 分别接第三电容(C3)的一端、第三运算放大器(A5)的正输入端3脚，第三电容(C3) 的另一端接模拟地，第三运算放大器(A5)的4脚、7脚分别接电源的输出端，第四运算 放大器(A6)的4脚和正输入端即3脚分别接电源的输出端，第四运算放大器(A6)的ll 脚接模拟地；第七电阻(R7)的一端接运动信号采集电路(131)的输出端、第五运算放大 器(A7)的负输入端6脚，第七电阻(R7)的另一端分别接第八电阻(R8)的一端、第五 运算放大器(A7)的输出端7脚、第五电容(C5)的一端，第八电阻(R8)的另一端分别 接第四电容(C4)的一端、第二运算放大器(A4)的正输入端3脚，第四电容(C4)的另 一端接模拟地，第五电容(C5)的另一端分别接ARM系统电路(14)的输入端、第二运 算放大器(A4)的输出端6脚和负输入端2脚连接，第二运算放大器(A4)的4脚和7脚、 第五运算放大器(A7)的9脚和正输入端即5脚分别接直流电源的输出端，第五运算放大 器(A7)的8脚接模拟地。
4. 根据权利要求1所述的基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述光耦隔离电路(191)包括四个电阻即第十四电阻(R14)至第十七电阻(R17)、第三十一电容 (C31)、第三十二电容(C32)、第三十六电容(C36)、第三十七电容(C37)、第一高速逻 辑门光电连接芯片(A9)、第二高速逻辑门光电连接芯片(AIO)、第一与非门(A8A)、第 二与非门(A8B);其中第一与非门(A8A)的l脚接ARM系统电路(14)的输出端，第 一与非门(A8A)的2脚分别接第二与非门(A8B)的3脚、第二高速逻辑门光电连接芯片 (A10)的3脚，第二与非门(A8B)的4脚接第一高速逻辑门光电连接芯片(A9)的3 脚，第一高速逻辑门光电连接芯片(A9)'的2脚串联第十四电阻(R14)后分别接直流电 源的输出端、第十五电阻(R15)的一端，第十五电阻(R15)的另一端接第二高速逻辑门 光电连接芯片(A10)的2脚，第一高速逻辑门光电连接芯片(A9)的5脚分别与第三十 一电容(C31)的一端、第三十二电容(C32)的一端连接接模拟地，第三十一电容(C31) 的另一端分别接第一高速逻辑门光电连接芯片(A9)的7脚和8脚、直流电源的输出端、 第十六电阻(R16)的一端，第十六电阻(R16)的另一端分别接第一高速逻辑门光电连接 芯片(A9)的6脚、第三十二电容(C32)的另一端、驱动放大电路(192)的输入端；第 二高速逻辑门光电连接芯片(A10)的5脚分别与第三十六电容(C36)的一端、第三十七 电容(C37)的一端连接接模拟地，第三十六电容(C36)的另一端分别接第二高速逻辑门 光电连接芯片(A10)的7脚和8脚、直流电源的输出端、第十七电阻(R17)的一端，第 十七电阻(R17)的另一端分别接第二高速逻辑门光电连接芯片(A10)的6脚、第三十七 电容(C37)的另一端、驱动放大电路(192)的输入端。
5.根据权利要求1所述的基于ARM的上肢康复训练机器人系统，其特征在于所述驱动 放大电路(192)包括第一功率开关管驱动芯片(All)、第二功率开关管驱动芯片(A12)、 四个功率开关管即第一功率开关管(Ql)至第四功率开关管(Q4)、四个电阻即十八电阻 (R18)至第二"[^一电阻(R21)、第三十三电容(C33)、第三十四电容(C34)、第三十五 电容(C35)、第三十八电容(C38)、第三十九电容(C39)、第四十电容(C40)、第一二极 管(Dl)、第二二极管(D2);其中第一功率开关管驱动芯片(All)的9脚分别接直流电 源的输出端、第三十三电容(C33)的一端，第三十三电容(C33)的另一端与第一功率开 关管驱动芯片(All)的11脚和13脚连接接模拟地，第一功率开关管驱动芯片(All)的 IO脚分别接光耦隔离电路(191)的输出端、第二功率开关管驱动芯片(A12)的12脚， 第一功率开关管驱动芯片(All)的12脚分别接光耦隔离电路(191)的输出端、第二功率 开关管驱动芯片(A12)的10脚，第二功率开关管驱动芯片(A12)的9脚分别接直流电 源的输出端、第三十八电容(C38)的一端，第三十八电容(C38)的另一端与第二功率开 关管驱动芯片(A12)的11脚和13脚连接接地，第一功率开关管驱动芯片(All)的7脚 串联第十八电阻(R18)后接第一功率开关管(Ql)的栅极，第一功率开关管驱动芯片(All)的6脚分别接第三十四电容(C34)的一端、第二二极管(D2)的阴极，第一功率开关管 驱动芯片(All)的5脚分别接第三十四电容(C34)的另一端、电机(ll)的正输入端(MOT+)， 第一功率开关管驱动芯片(All)的3脚分别接直流电源的输出端、第二二极管(D2)的 阳极、第三十五电容(C35)的一端，第三十五电容(C35)的另一端与第一功率开关管驱 动芯片(All)的2脚连接接模拟地，第一功率开关管驱动芯片(All)的l脚串联第二十 电阻(R20)后接第三功率开关管(Q3)的栅极，第二功率开关管驱动芯片(A12)的7脚 串联第十九电阻(R19)后接第二功率开关管(Q2)的栅极，第二功率开关管驱动芯片(A12) 的6脚分别接第四十电容(C40)的一端、第一二极管(Dl)的阴极，第二功率开关管驱 动芯片(A12)的5脚分别接第四十电容(C40)的另一端、电机(11)的负输入端(MOT-)、 第二功率开关管(Q2)的源极、第四功率开关管(Q4)的漏极，第二功率开关管驱动芯片 (A12)的3脚分别接直流电源的输出端、第一二极管(Dl)的阳极、第三十九电容(C39) 的一端，第三十九电容(C39)的另一端与第二一功率开关管驱动芯片(A12)的2脚连接 接模拟地，第二功率开关管驱动芯片(A12)的l脚串联第二十一电阻(R21)后接第四功 率开关管(Q4)的栅极，第一功率开关管(Ql)的源极接第三功率开关管(Q3)的漏极， 第一功率开关管(Ql)的漏极分别接直流电源的输出端、第二功率开关管(Q2)的漏极， 第三功率开关管(Q3)的源极与第四功率开关管(Q4)的源极连接接模拟地。
全文摘要
本发明公布了一种基于ARM的上肢康复训练机器人系统，属康复训练机器人系统。所述系统包括机构部分、控制部分和电源，其中机构部分由底座、座椅、立柱、悬吊线、肘关节支撑套、病人端手柄、托盘、力传感器、医生端手柄、位置传感器、电机、康复训练牵引机械臂组成，控制部分由数据采集模块、ARM系统电路、键盘电路、LCD显示电路、网络接口电路、存储卡电路及电机驱动电路、控制计算机组成，底座由导轨和平台组成，数据采集模块包括运动信号采集电路、信号调理电路，电机驱动电路包括光耦隔离电路、驱动放大电路。本发明可以实现手动训练、自动训练和基于网络的远程训练，具有较好的实用价值。
文档编号A61H1/02GK101416914SQ20081023615
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者徐晶晶, 曾庆军, 超 李, 李卫峰, 黄巧亮 申请人:江苏科技大学