1.一种机电操作器装置,包括:
驱动系统,所述驱动系统包括多个电机;
臂,所述臂能够通过所述驱动系统驱动并具有三个运动自由度;
绞盘传动装置,所述绞盘传动装置用于将所述驱动系统的驱动力传递到所述臂;
末端执行器,所述末端执行器连接到所述臂,所述末端执行器配置为与用户接合并具有至少三个旋转自由度;和
控制系统,所述控制系统用于控制所述驱动系统,以在选定的方向上向所述末端执行器提供力。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述绞盘传动装置包括至少一个能够通过电机和相应的绞盘轮旋转地驱动的衬套,其中所述衬套配置为通过相关的传动线使与所述衬套相应的绞盘轮旋转。
3.根据权利要求2所述的装置,其中所述传动线或每条所述传动线固定到各自相关的衬套。
4.根据权利要求3所述的装置,其中所述传动线或每条所述传动线通过所述传动线穿过所述衬套的孔来固定。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的装置,其中所述传动线或每条所述传动线通过紧固装置来固定。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置,所述装置包括用于所述臂的每个自由度的衬套。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述装置配置为与用户的上肢接合。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述装置配置为用于所述上肢的康复。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述臂是半平行臂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述末端执行器的每个自由度不被致动。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的装置,其中所述末端执行器的至少一个自由度能够被致动。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置,其中所述装置能够由所述控制系统控制以向用户施加力以辅助用户的运动。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置,其中所述装置能够由所述控制系统控制,以补偿用户否则将承受的所述装置的一部分重量,和/或所述装置内的摩擦。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的装置,其中所述装置配置为跟踪所述末端执行器的位置和/或定向,并输出指示所述位置和/或定向的一个或多个信号。
15.根据权利要求14所述的装置,所述装置还包括一个或多个传感器,所述传感器布置为输出指示所述末端执行器的定向的信号。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置,所述装置还包括反馈发生器,所述反馈发生器用于提供指示所述末端执行器的位置和/或定向的反馈。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的装置,其中所述装置配置为与用户的肢体接合,并且所述装置还包括反馈发生器,所述反馈发生器用于提供指示所述肢体的位置和/或姿势的反馈。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的装置,其中所述装置配置为由用户在与另一个物理对象或计算机输入设备的交互中使用。
19.一种康复、训练或辅助用户的方法,所述方法包括:
通过控制系统来控制根据权利要求1至18中任一项所述的并且与用户连接的装置,以抵抗用户的不适当的或不太期望的身体运动,以鼓励用户进行更适当或期望的身体运动,或者以辅助用户朝着用户身体运动的目标运动。
20.根据权利要求19所述的方法,所述方法还包括将用户的上肢的一部分连接到末端执行器。
21.一种锻炼方法,所述方法包括:
通过控制系统来控制根据权利要求1至14中任一项所述的并且与用户连接的装置,以抵抗用户的不太期望的身体运动,鼓励用户进行更期望的身体运动,或者辅助用户朝着用户身体运动的目标运动。
22.根据权利要求21所述的方法,所述方法还包括将用户的上肢的一部分连接到末端执行器。
23.一种辅助用户与对象交互的方法,所述方法包括:
通过控制系统来控制根据权利要求1至18中任一项所述的并且与用户连接的装置,以辅助用户朝着用户身体运动的目标运动。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述对象是物品或计算机输入设备。
25.一种用于机电操作器装置的减重装置,所述减重装置包括:
控制器,所述控制器配置为接收输入,所述输入指示肢体的关节角度、肢体的前肢和上肢的质量、前肢和上肢的惯性矩阵以及前肢和上肢的长度;
其中所述控制器配置为根据以下各项从所述输入确定由所述机电操作器装置施加到所述肢体的力和力矩:
其中qh是肢体的广义坐标,gh(qh)是与重力引起的肢体关节扭矩相对应的向量,
其中mh(qh)是惯性矩阵。
26.根据权利要求24所述的减重装置,其中所述控制器配置为根据以下公式确定所述力和力矩:
27.根据权利要求25或26所述的减重装置,所述减重装置包括处理器,所述处理器用于接收位于肢体上的至少三个空间定向传感器的空间定向,并且配置为从中确定肢体的关节角度并将所述关节角度传递给所述控制器。
28.根据权利要求25或26所述的减重设备,其中指示关节角度的所述输入包括位于肢体上的至少三个空间定向传感器的空间定向,并且所述控制器配置为据此确定肢体的关节角度。
29.根据权利要求25至28中任意一项所述的减重装置,所述减重装置包括至少三个空间定向传感器。
30.根据权利要求1至19中任一项所述的装置,所述装置还包括根据权利要求25至29中任一项所述的减重装置。
31.一种用于机电操作器装置的机电手柄,所述机电手柄包括:
末端执行器,所述末端执行器能够连接到操作器装置的臂上,所述末端执行器配置为具有至少三个运动自由度;
其中所述末端执行器包括配置为与用户接合的腕套,所述腕套能够绕着与受试者的前肢相一致的轴线旋转,所述受试者的前肢对应于前旋-后旋旋转并且对应于所述运动自由度中的一个。
32.根据权利要求31所述的机电手柄,其中所述腕带包括外壳和能够在所述外壳内旋转的内壳。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的机电手柄,所述机电手柄还包括用于控制所述腕套的角度定向的电机。
34.根据从属于权利要求32时的权利要求33所述的机电手柄,其中所述电机是能够控制的,以控制所述内壳相对于所述外壳的角度定向。
35.根据权利要求33或34所述的机电手柄,其中所述电机是能够控制的,以停止控制所述腕套的角度定向,从而使前旋-后旋关节自由旋转。
36.根据权利要求31至34中任一项所述的机电手柄,其中其他两个运动自由度是可锁定的。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的机电手柄,所述机电手柄包括微控制器,所述微控制器配置为接收被动臂和所述机电手柄的方向,并从中生成控制命令以控制所述腕套的角位置。
38.一种机电操作器装置,包括:
驱动系统,所述驱动系统包括多个电机;
臂,所述臂能够通过所述驱动系统驱动并具有三个运动自由度;
绞盘传动装置,所述绞盘传动装置用于将所述驱动系统的驱动力传递到所述臂;
末端执行器,所述末端执行器连接到所述臂,所述末端执行器配置为与用户接合并具有至少三个运动自由度和控制用户的前旋-后旋运动的能力;和
控制系统,所述控制系统用于控制所述驱动系统,以在选定的方向上向所述末端执行器提供力。
39.根据权利要求38所述的装置,其中所述末端执行器包括配置为与用户接合的腕套,所述腕套能够绕着与受试者的前肢相一致的轴线旋转,所述受试者的前肢对应于前旋-后旋旋转并且对应于所述运动自由度中的一个。
40.根据权利要求39所述的装置,其中所述腕带包括外壳和能够在所述外壳内旋转的内壳。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的装置,所述装置还包括用于控制所述腕套的角度定向的电机。
42.根据从属于权利要求40时的权利要求41所述的装置,其中所述电机是能够控制的,以控制所述内壳相对于所述外壳的角度定向。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的装置,所述装置还包括根据权利要求25至29中任一项所述的减重装置。