一种气动软体康复护肘系统的制作方法

本发明涉及一种软件护肘，特别涉及一种气动软体康复护肘系统。

背景技术：

目前在康复助力机器人技术领域，为人体上肢提供助力的技术方案中主要为机械式康复助力设备。大多是采用机械框架，其柔软度和轻便度都不是很适合人体随身携带。而且他们传动方式大多釆取电动，直接应用于人体，也很容易给人造成伤害；少数采用刚性机构框架及气动肌肉的形式进行康复助力，其也存在机构复杂，穿戴繁琐、穿戴舒适性和控制系统过大不便于随身携带的问题。因此，研发出适合穿戴在人体身上，且使用起来方便安全的软式可穿戴助力机器人十分必要。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种气动软体康复护肘系统，具有驱动的柔顺性，及人机交互的安全性、舒适性和穿戴方便的特点。

本发明提供一种气动软体康复护肘系统，包括：软体气动护肘、压力传感器、弯曲传感器、气压传感器、控制器、驱动板、电磁阀、气动三联件和储气瓶；

所述软体气动护肘包括储气室和设置于储气室下部的不可伸长端面；

所述压力传感器用于采集不可伸长端面与穿戴者前臂接触处的压力值；

所述弯曲传感器用于采集软体气动护肘的弯曲角度值；

所述气压传感器用于采集储气室内的气压值；

所述控制器分别与压力传感器、弯曲传感器和气压传感器相连接，根据接收的压力值、弯曲值以及气压值输出控制指令；

所述驱动板分别与控制器和电磁阀相连接，根据控制指令控制电磁阀的开关进而实现软体气动护肘的充放气；

所述储气瓶与电磁阀相连接，用于储存压缩空气。

在本发明的气动软体康复护肘系统中，所述软体气动护肘采用硅胶浇注而成，与肘关节固定处采用弹性绑带连接。

在本发明的气动软体康复护肘系统中，所述弯曲传感器浇注于软体气动护肘的不可伸长端面内，所述压力传感器粘合不可伸长端面的表面。

在本发明的气动软体康复护肘系统中，所述系统还包括锂电池和降压模块，所述锂电池直接为驱动板供电，所述锂电池与所述降压模块相连经降压后为控制器供电。

在本发明的气动软体康复护肘系统中，所述气压传感器、控制器、驱动板、电磁阀、储气瓶、降压模块和锂电池设置于便携背包内。

在本发明的气动软体康复护肘系统中，所述系统还设有气动三联件，所述气动三联件分别与电磁阀和储气瓶相连接，所述气动三联件用于调节储气瓶的最大输出气压。

本一种新型的气动软体康复护肘系统，软体气动护肘采用硅胶材料浇注而成，且弯曲传感器被浇注其中，压力传感器被粘合在软体护肘本体表面，实现了一体化要求，使传感器读数具有很高的稳定性；气动元器件采用了小型化设备，实现了便携式携带。本发明采用软体气动的方式，有驱动的柔顺性，具有人机交互的安全性、舒适性和穿戴方便的特点。本发明的驱动装置，即软体气动，具有体积小的优点。

附图说明

图1是本发明的软体气动护肘的结构示意图；

图2是本发明的一种气动软体康复护肘系统的结构框图；

图3是本发明的一种气动软体康复护肘系统的工作流程图。

具体实施方式

参照附图对本发明的一种气动软体康复护肘系统进行说明。

如图1和图2所示，本发明的一种气动软体康复护肘系统，包括：软体气动护肘1、压力传感器2、弯曲传感器3、气压传感器4、控制器5、驱动板6、电磁阀7和储气瓶8。

软体气动护肘1包括储气室11和设置于储气室下部的不可伸长端面12，储气室11设有进气口13。软体气动护肘1采用硅胶浇注而成，与肘关节固定处采用弹性绑带连接。

压力传感器2粘合在不可伸长端面12的表面，用于采集不可伸长端面12与穿戴者前臂接触处的压力值。弯曲传感器3浇注于软体气动护肘1的不可伸长端面12内，用于采集软体气动护肘1的弯曲角度值。气压传感器4用于采集储气室11内的气压值。

控制器5分别与压力传感器2、弯曲传感器3和气压传感器4相连接，根据接收的压力值、弯曲值以及气压值输出控制指令。驱动板6分别与控制器5和电磁阀7相连接，驱动板6根据控制指令控制电磁阀7的开关进而实现软体气动护肘1的充放气，驱动板6采用l298n驱动板；储气瓶8与电磁阀7相连接，用于储存压缩空气。

进一步的，本发明系统还包括锂电池10和降压模块9，所述锂电池10直接为驱动板6供电，所述锂电池10与所述降压模块9相连经降压后为控制器5供电。

进一步的，气压传感器4、控制器5、驱动板6、电磁阀7、储气瓶8、降压模块9和锂电池10设置于便携背包内。

进一步的，本发明系统还设有气动三联件，所述气动三联件分别与电磁阀7和储气瓶8相连接，所述气动三联件用于调节储气瓶8的最大输出气压。

如图3所示为本发明系统的工作过程流程图，本发明的系统中的锂电池10直接输出的24v电压为电磁阀7的驱动板6供电，通过降压模块9降压输出的5v电压为控制器5供电，控制器5向l298n驱动板6发送pwm脉冲信号，控制电磁阀7的进气口和充气口开启/关闭。压力传感器2用于采集软体气动护肘1的不可伸长端面12与穿戴者前臂下面接触处的压力值，当压力值高于设定最大接触压力值即关闭进气口，打开排气口进行放气。否则打开进气口、关闭排气口，令储气瓶8内压缩空气通过进气口13进入软体气动护肘内部的储气室11，发生膨胀变形，从而护肘向穿戴者的肘关节侧弯曲。弯曲传感器3采集护肘的弯曲角度值并反馈给控制器5，通过按照实验得到的气压-弯曲关系控制电磁阀7的通断，从而控制护肘的实际弯曲角度跟随目标弯曲值进行变化。同时气压传感器4采集储气室11中的气压值并反馈给控制器5，控制充气/放气气压在安全阈值内，以保证动作过程的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明的一种气动软体康复护肘系统，包括：软体气动护肘、压力传感器、弯曲传感器、气压传感器、控制器、驱动板、电磁阀、气动三联件和储气瓶；软体气动护肘包括储气室和不可伸长端面；压力传感器用于采集不可伸长端面与穿戴者前臂接触处的压力值；弯曲传感器用于采集软体气动护肘的弯曲角度值；气压传感器用于采集储气室内的气压值；控制器分别与压力传感器、弯曲传感器和气压传感器相连接，根据接收的压力值、弯曲值以及气压值输出控制指令；驱动板分别与控制器和电磁阀相连接，根据控制指令控制电磁阀的开关进而实现软体气动护肘的充放气。本发明的系统采用软体气动的方式，有驱动的柔顺性，具有人机交互的安全性、舒适性和穿戴方便的特点。

技术研发人员：郝丽娜;高席丰;孙尧
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2018.01.05
技术公布日：2018.04.27