本發(fā)明涉及康復機器人領域，特別是指一種主從臂機器人及其控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術：

隨著醫(yī)療技術的快速發(fā)展，腦卒中不再是危害生命的疾病，但腦損傷引起的偏癱等運動功能障礙給患者的家庭和社會帶來了沉重的負擔，正確、科學的康復訓練對肢體運動功能的恢復和提高起到非常重要的作用。

神經(jīng)康復治療過程是一項艱苦的工作，目前主要依靠康復醫(yī)師對患者進行一對一的手工操作和主觀臨床經(jīng)驗對患者肢體進行評估，限制了康復水平的提高，康復醫(yī)學與機器人技術的結合提高了康復訓練的效率并保證了動作訓練的強度，為研究新的康復技術開辟了新的途徑。

目前上肢康復機器人多用于對上肢運動功能障礙患者進行治療和康復訓練。對于一個臂良好，一個臂不能正常使用的患者來說，除了進行康復訓練外，迫切需要一種雙臂協(xié)調完成簡單的生活自理(如雙手協(xié)同吃飯)的任務的康復機器人。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種主從臂機器人及其控制系統(tǒng)和控制方法，其不僅能夠完成康復訓練，還可以使患者的雙臂協(xié)調完成簡單的生活自理任務。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下：

一方面，本發(fā)明提供一種主從臂機器人，包括主臂訓練裝置3、從臂訓練裝置4、懸梁臂2和底座1，其中：

所述主臂訓練裝置3和從臂訓練裝置4通過所述懸梁臂2固定在所述底座1上；

所述主臂訓練裝置3包括主動肩關節(jié)外展、內收組件，主動肩關節(jié)屈伸組件，主動上臂內、外旋組件，主動肘屈伸組件，主動前臂內、外旋組件和主動腕關節(jié)屈伸組件，各組件上依次設置有肩關節(jié)外展內收角度傳感器303、肩關節(jié)屈伸角度傳感器312、上臂內外旋角度傳感器314、肘屈伸角度傳感器320、前臂內外旋角度傳感器323和腕關節(jié)屈伸角度傳感器327；

所述從臂訓練裝置4包括被動肩關節(jié)外展、內收組件，被動肩關節(jié)屈伸組件，被動上臂內、外旋組件，被動肘屈伸組件，被動前臂內、外旋組件和被動腕關節(jié)屈伸組件，各組件上依次設置有肩關節(jié)外展內收電機4-1、肩關節(jié)屈伸電機4-2、上臂內外旋電機4-3、肘屈伸電機4-4、前臂內外旋電機4-5和腕關節(jié)屈伸電機4-6。

另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的主從臂機器人的控制系統(tǒng)，包括計算機模塊100，所述計算機模塊100連接有主臂參數(shù)采集模塊110、人機交互模塊130和從臂驅動模塊120，其中：

所述主臂參數(shù)采集模塊110用于采集所述主臂訓練裝置3上各組件的角度信號，并將得到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，所述人機交互模塊130用于將患者150的指令傳達給所述計算機模塊100，所述計算機模塊100用于接收并處理得到的數(shù)字信號和患者150的指令，并發(fā)出控制指令，所述從臂驅動模塊120用于根據(jù)所述計算機模塊100的控制指令驅動從臂進行運動，同時將從臂當前的運動角度反饋給所述計算機模塊100；

所述主臂參數(shù)采集模塊110包括所述肩關節(jié)外展內收角度傳感器303、肩關節(jié)屈伸角度傳感器312、上臂內外旋角度傳感器314、肘屈伸角度傳感器320、前臂內外旋角度傳感器323和腕關節(jié)屈伸角度傳感器327，以及角度傳感器轉換模塊117，所述角度傳感器轉換模塊117用于將得到的角度信號從模擬信號轉換成數(shù)字信號。

進一步的，所述從臂驅動模塊120包括驅動器單元121、電機單元122和編碼器單元123，其中：

所述驅動器單元121用于根據(jù)所述計算機模塊100的控制指令驅動所述電機單元122運轉，所述電機單元122的運轉位置通過所述編碼器單元123回饋給所述驅動器單元121，形成速度閉環(huán)控制；

所述驅動器單元121包括六個驅動器，所述電機單元122包括六個直流伺服電機，所述編碼器單元123包括六個編碼器，每個直流伺服電機通過一個驅動器和一個編碼器形成一路速度閉環(huán)控制，所述驅動器單元121將編碼器信息傳送給所述計算機模塊100。

進一步的，所述人機交互模塊130包括模式選擇單元131和語音控制單元132，其中：

所述模式選擇單元131包括模式選擇開關和轉換模塊，所述模式選擇開關為手握開關，所述模式選擇開關安裝于主臂手掌附近，所述模式選擇開關用于患者對從臂進行模式選擇，所述轉換模塊用于將模式選擇的信號傳送給計算機模塊100；

所述語音控制單元132用于將患者的語音指令發(fā)送給所述計算機模塊100；

所述語音控制單元132的優(yōu)先級大于所述模式選擇單元131。

進一步的，所述模式選擇開關對從臂進行初始化模式、被動模式或者協(xié)同模式選擇，其中：

所述初始化模式用于對從臂驅動模塊120進行初始化，將各參數(shù)復位，從臂到達原點位置；

所述被動模式用于根據(jù)系統(tǒng)設定的固定的訓練模式向從臂驅動模塊120發(fā)出控制指令，由從臂驅動模塊120驅動康復訓練機器人140對患者150的手臂進行訓練；

所述協(xié)同模式用于根據(jù)主臂動作的軌跡而動作，配合主臂一起完成生活作業(yè)。

進一步的，所述計算機模塊100包括信號處理單元101、模式識別單元103、語音識別單元102、計算單元104和控制單元105，其中：

所述信號處理單元101用于對所述主臂參數(shù)采集模塊110的數(shù)字信號進行放大、整形和濾波并進行描述、辨認、分類，對從臂驅動模塊120里面的編碼器信號進行識別分析，所述模式識別單元103用于識別當前的模式信號，判定應該以何種模式來控制從臂，所述語音識別單元102用于識別所述語音控制單元132的信號，并進行解碼分析判斷，所述計算單元104用于對外界的指令與信號進行分析計算，并給出控制方法，所述控制單元105用于向所述從臂驅動模塊120發(fā)出控制指令。

再一方面，本發(fā)明還提供一種上述的主從臂機器人控制系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟1：采集主臂各關節(jié)的角度信號與從臂各關節(jié)的角度信號，并將采集的模擬信號轉換成數(shù)字信號，采集當前的模式設定狀態(tài)，采集語音控制信號；

步驟2：判斷是否有語音控制指令，如果有，則執(zhí)行語音控制指令，并將語音控制指令發(fā)送到所述驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟3；

步驟3：判斷是否為初始化模式，如果是，則將初始化指令發(fā)送到所述驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟4；

步驟4：判斷是否為被動模式，如果是，則將被動指令發(fā)送到驅動器單元121，從臂將根據(jù)預先設定的路徑進行運動，以幫助患者進行康復運動，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟5；

步驟5：判斷是否為協(xié)同模式，如果是，則將跟隨動作指令發(fā)送到所述驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟2；

步驟6：判斷是否完成指令，如果是，則轉至步驟1，否則，轉至步驟2。

進一步的，所述步驟3中，所述初始化模式是指將從臂運動到原點位置，在原點位置，方便服務人員將患者的手臂與機器人從臂分離，對從臂進行清洗維護。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的主從臂機器人及其控制系統(tǒng)和控制方法，能夠實現(xiàn)肩關節(jié)外展、內收、屈伸，上臂內、外旋，肘屈伸，前臂內、外旋，腕關節(jié)屈伸六個自由度的運動，本發(fā)明的主從臂機器人有兩個機械臂，一個主臂，一個從臂，從臂和用戶行動不便的手臂連接，可以帶動用戶手臂運動，主臂是控制裝置，與用戶的健康手臂連接，接受手臂的動作指令，用來控制從臂；從臂也可以通過控制器接受除主臂以外的控制信號比如語音信號，帶動用戶行動不便的手臂運動或停止，同時，當從臂到達一定位置，主臂可以解除對從臂的控制，主臂可以自由運動，與從臂一起完成簡單的生活作業(yè)，同時從臂可以接受語音信號控制，以便更安全更方便的與主臂一起完成生活作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主從臂機器人的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的主從臂機器人控制系統(tǒng)的模塊示意圖；

圖3為圖2中的主臂參數(shù)采集模塊的示意圖；

圖4為圖2中的從臂驅動模塊的示意圖；

圖5為圖2中的計算機模塊的示意圖；

圖6為圖2中的人機交互模塊的示意圖；

圖7為本發(fā)明的主從臂機器人控制系統(tǒng)的控制方法的控制流程圖；

圖8為本發(fā)明的主從臂機器人的主動訓練裝置裝配圖；

圖9為本發(fā)明的主從臂機器人的被動訓練裝置裝配圖；

圖10為本發(fā)明的主從臂機器人的主動訓練裝置的肩關節(jié)組件裝配圖；

圖11為本發(fā)明的主從臂機器人的主動訓練裝置的前臂和腕關節(jié)的組件裝配圖；

圖12為本發(fā)明的主從臂機器人的被動訓練裝置的肩關節(jié)組件裝配圖；

圖13為本發(fā)明的主從臂機器人的被動訓練裝置的上臂組件裝配圖；

圖14為本發(fā)明的主從臂機器人的被動訓練裝置的前臂組件裝配圖；

圖15為本發(fā)明的主從臂機器人的底座的裝配圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

一方面，本發(fā)明提供一種主從臂機器人，如圖1～圖15所示，包括主臂訓練裝置3、從臂訓練裝置4、懸梁臂2和底座1，其中：

主臂訓練裝置3和從臂訓練裝置4通過懸梁臂2固定在底座1上；

主臂訓練裝置3包括主動肩關節(jié)外展、內收組件，主動肩關節(jié)屈伸組件，主動上臂內、外旋組件，主動肘屈伸組件，主動前臂內、外旋組件和主動腕關節(jié)屈伸組件，各組件上依次設置有肩關節(jié)外展內收角度傳感器303、肩關節(jié)屈伸角度傳感器312、上臂內外旋角度傳感器314、肘屈伸角度傳感器320、前臂內外旋角度傳感器323和腕關節(jié)屈伸角度傳感器327；

從臂訓練裝置4包括被動肩關節(jié)外展、內收組件，被動肩關節(jié)屈伸組件，被動上臂內、外旋組件，被動肘屈伸組件，被動前臂內、外旋組件和被動腕關節(jié)屈伸組件，各組件上依次設置有肩關節(jié)外展內收電機4-1、肩關節(jié)屈伸電機4-2、上臂內外旋電機4-3、肘屈伸電機4-4、前臂內外旋電機4-5和腕關節(jié)屈伸電機4-6。

本發(fā)明的主從臂機器人及其控制系統(tǒng)和控制方法，能夠實現(xiàn)肩關節(jié)外展、內收、屈伸，上臂內、外旋，肘屈伸，前臂內、外旋，腕關節(jié)屈伸六個自由度的運動，本發(fā)明的主從臂機器人有兩個機械臂，一個主臂，一個從臂，從臂和用戶行動不便的手臂連接，可以帶動用戶手臂運動，主臂是控制裝置，與用戶的健康手臂連接，接受手臂的動作指令，用來控制從臂；從臂也可以通過控制器接受除主臂以外的控制信號比如語音信號，帶動用戶行動不便的手臂運動或停止，同時，當從臂到達一定位置，主臂可以解除對從臂的控制，主臂可以自由運動，與從臂一起完成簡單的生活作業(yè)，同時從臂可以接受語音信號控制，以便更安全更方便的與主臂一起完成生活作業(yè)。

另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的主從臂機器人的控制系統(tǒng)，如圖2所示，包括計算機模塊100，計算機模塊100連接有主臂參數(shù)采集模塊110、人機交互模塊130和從臂驅動模塊120，其中：

主臂參數(shù)采集模塊110用于采集主臂訓練裝置3上各組件的角度信號，并將得到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，人機交互模塊130用于將患者150的指令傳達給計算機模塊100，計算機模塊100用于接收并處理得到的數(shù)字信號和患者150的指令，并發(fā)出控制指令，從臂驅動模塊120用于根據(jù)計算機模塊100的控制指令驅動從臂進行運動，同時將從臂當前的運動角度反饋給計算機模塊100；

主臂參數(shù)采集模塊110包括肩關節(jié)外展內收角度傳感器303、肩關節(jié)屈伸角度傳感器312、上臂內外旋角度傳感器314、肘屈伸角度傳感器320、前臂內外旋角度傳感器323和腕關節(jié)屈伸角度傳感器327，以及角度傳感器轉換模塊117，角度傳感器轉換模塊117用于將得到的角度信號從模擬信號轉換成數(shù)字信號。

優(yōu)選的，如圖4所示，從臂驅動模塊120可以包括驅動器單元121、電機單元122和編碼器單元123，其中：

驅動器單元121用于根據(jù)計算機模塊100的控制指令驅動電機單元122運轉，電機單元122的運轉位置通過編碼器單元123回饋給驅動器單元121，形成速度閉環(huán)控制；

驅動器單元121包括六個驅動器，電機單元122包括六個直流伺服電機(即肩關節(jié)外展內收電機4-1、肩關節(jié)屈伸電機4-2、上臂內外旋電機4-3、肘屈伸電機4-4、前臂內外旋電機4-5和腕關節(jié)屈伸電機4-6)，編碼器單元123包括六個編碼器，每個直流伺服電機通過一個驅動器和一個編碼器形成一路速度閉環(huán)控制，驅動器單元121將編碼器信息傳送給計算機模塊100。

本發(fā)明采用伺服系統(tǒng)，可以提高運動的精確性。

進一步的，如圖6所示，人機交互模塊130可以包括模式選擇單元131和語音控制單元132，其中：

模式選擇單元131包括模式選擇開關和轉換模塊，模式選擇開關為手握開關，模式選擇開關安裝于主臂手掌附近，模式選擇開關用于患者對從臂進行模式選擇，轉換模塊用于將模式選擇的信號傳送給計算機模塊100；

語音控制單元132用于將患者的語音指令發(fā)送給計算機模塊100，語音控制單元132是為了更好地人性化服務；

語音控制單元132的優(yōu)先級大于模式選擇單元131，尤其是在需要緊急停止的時候，語音控制單元132更能發(fā)揮其優(yōu)越性，可以通過編程設置識別患者的語音控制指令。

本發(fā)明在人機交互中增加了語音模塊，可以更方便患者使用，尤其是能夠提高安全性與快速控制。

本發(fā)明中，模式選擇開關可以對從臂進行初始化模式、被動模式或者協(xié)同模式選擇，其中：

初始化模式用于對從臂驅動模塊120進行初始化，將各參數(shù)復位，從臂到達原點位置；

被動模式用于根據(jù)系統(tǒng)設定的固定的訓練模式向從臂驅動模塊120發(fā)出控制指令，由從臂驅動模塊120驅動康復訓練機器人140對患者150的手臂進行訓練；

協(xié)同模式用于根據(jù)主臂動作的軌跡而動作，配合主臂一起完成生活作業(yè)。

本發(fā)明中，使用者可以通過模式切換開關，方便地讓康復機器人運行于不同的模式。

進一步的，如圖5所示，計算機模塊100可以包括信號處理單元101、模式識別單元103、語音識別單元102、計算單元104和控制單元105，其中：

信號處理單元101用于對主臂參數(shù)采集模塊110的數(shù)字信號進行放大、整形和濾波并進行描述、辨認、分類，對從臂驅動模塊120里面的編碼器信號進行識別分析，模式識別單元103用于識別當前的模式信號，判定應該以何種模式來控制從臂，語音識別單元102用于識別語音控制單元132的信號，并進行解碼分析判斷，計算單元104用于對外界的指令與信號進行分析計算，并給出控制方法，控制單元105用于向從臂驅動模塊120發(fā)出控制指令。

再一方面，本發(fā)明還提供一種上述的主從臂機器人控制系統(tǒng)的控制方法，如圖7所示，包括：

步驟1：采集主臂各關節(jié)的角度信號與從臂各關節(jié)的角度信號，并將采集的模擬信號轉換成數(shù)字信號，采集當前的模式設定狀態(tài)，采集語音控制信號；

步驟2：判斷是否有語音控制指令，如果有，則執(zhí)行語音控制指令，并將語音控制指令發(fā)送到驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟3；

步驟3：判斷是否為初始化模式，如果是，則將初始化指令發(fā)送到驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟4；

步驟4：判斷是否為被動模式，如果是，則將被動指令發(fā)送到驅動器單元121，從臂將根據(jù)預先設定的路徑進行運動，以幫助患者進行康復運動，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟5；

步驟5：判斷是否為協(xié)同模式，如果是，則將跟隨動作指令發(fā)送到驅動器單元121，執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟2；

在協(xié)同模式下，從臂將參照主臂運動，主臂運動時，主臂的角度傳感器測量的角度發(fā)生變化，角度信號傳送到計算機模塊100，并發(fā)送控制指令給從臂驅動模塊120，從臂驅動模塊120根據(jù)控制指令驅動從臂運動，計算機模塊100對主臂關節(jié)角度與從臂關節(jié)角度進行比較運算，驅動從臂跟隨主臂協(xié)同運動，需要從臂退出協(xié)同時，通過語音指令來控制。

步驟6：判斷是否完成指令，如果是，則轉至步驟1，否則，轉至步驟2。

本發(fā)明中，在上述的任何一種模式下，語音指令都有優(yōu)先權，尤其是在暫停一種模式時。在協(xié)同模式下，根據(jù)作業(yè)要求，從臂需要保持靜止的狀態(tài)，例如端碗，而主臂需要進行其他動作，此時可以通過語音控制暫停協(xié)同，從臂不再跟隨主臂一起運動，當需要繼續(xù)協(xié)同時，主臂到達與從臂相應的位置，語音控制恢復協(xié)同，可以繼續(xù)進行協(xié)同模式。在被動模式時，語音指令也可以暫停從臂的運動，在從臂運動的任何模式、任何時間，使用者都可以用語音來控制從臂急停，以防止出現(xiàn)危險，同時方便使用。例如從臂端了一碗飯，當主臂向嘴邊靠攏時，從臂也會同樣向嘴邊靠攏，等從臂到達既定位置，需要從臂保持現(xiàn)狀不動時，通過語音信號指令退出協(xié)同模式，主臂可以自由活動，可以拿勺子從碗里取飯送到嘴里，當使用者認為生活作業(yè)完成后，可以用主臂先將從臂上的碗取下，然后將模式打到初始化模式，從臂回到原點。

進一步的，步驟3中，初始化模式是指將從臂運動到原點位置，在原點位置，方便服務人員將患者的手臂與機器人從臂分離，對從臂進行清洗維護。

本發(fā)明中，對于主從臂機器人的結構，補充一個具體的實施例，具體如下：

本發(fā)明提供一種主從臂機器人，如圖1和圖8～圖15所示，包括上肢主動訓練裝置3、上肢被動訓練裝置4、懸梁臂2和底座1，其中：

上肢主動訓練裝置3和上肢被動訓練裝置4通過懸梁臂2固定在底座1上；

上肢主動訓練裝置3包括主動肩關節(jié)外展、內收組件，主動肩關節(jié)屈伸組件，主動上臂內、外旋組件，主動肘屈伸組件，主動前臂內、外旋組件，主動腕關節(jié)屈伸組件；

上肢被動訓練裝置4包括被動肩關節(jié)外展、內收組件，被動肩關節(jié)屈伸組件，被動上臂內、外旋組件，被動肘屈伸組件，被動前臂內、外旋組件，被動腕關節(jié)屈伸組件。

本發(fā)明的主從臂機器人包括上肢主動訓練裝置(即主臂)和上肢被動訓練裝置(即從臂)，使用時，將主臂用作控制裝置，與用戶的健康手臂連接，將從臂與用戶行動不便的手臂連接，帶動用戶行動不便的手臂運動，主臂接受用戶手臂的動作指令，用來控制從臂，從臂也可以通過控制器接受除主臂以外的控制信號，帶動用戶行動不便的手臂運動，滿足患者的運動需求，提高康復運動的科學性。本發(fā)明的主從臂機器人能夠實現(xiàn)肩關節(jié)外展、內收、屈伸，上臂內、外旋，肘屈伸，前臂內、外旋，腕關節(jié)屈伸六個自由度的運動，支持多個關節(jié)多個維度的運動，可以單獨進行也可以各個關節(jié)協(xié)調配合完成正常的運動，本發(fā)明由主臂帶動從臂運動，可以幫助患者按照自己的意愿進行運動，能夠激發(fā)患者訓練的興趣和積極性，具有較強的實用性，并且可以針對不同時期的患者調整患者的康復運動，功能非常全面。

優(yōu)選的，如圖10所示，主動肩關節(jié)外展、內收組件可以包括主動肩關節(jié)旋轉軸301、主動肩關節(jié)限位裝置302、肩關節(jié)外展內收角度傳感器303和橫梁304，主動肩關節(jié)屈伸組件可以包括主動肩關節(jié)上豎臂305、主動肩關節(jié)下豎臂307、主動肩關節(jié)屈伸擺動前臂309、主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310、肩關節(jié)屈伸角度傳感器312和主動肩關節(jié)屈伸限位裝置308，其中：

主動肩關節(jié)旋轉軸301豎向設置，主動肩關節(jié)旋轉軸301的上端通過螺栓固定在懸梁臂2上，主動肩關節(jié)旋轉軸301的下端與橫梁304的一端連接，主動肩關節(jié)旋轉軸301的外側套設有主動肩關節(jié)限位裝置302，肩關節(jié)外展內收角度傳感器303通過螺栓固定在主動肩關節(jié)限位裝置302上，采集主動肩關節(jié)旋轉軸301的旋轉數(shù)據(jù)并進行反饋。

主動肩關節(jié)上豎臂305的上端與橫梁304的另一端連接，主動肩關節(jié)上豎臂305的下端與主動肩關節(jié)下豎臂307的上端垂直固定，主動肩關節(jié)上豎臂305和主動肩關節(jié)下豎臂307上設置有主動肩關節(jié)屈伸調節(jié)高度裝置306(具體可以為絲杠調節(jié)裝置，通過旋轉裝置中的按鈕，進行高度調節(jié)，也可以為本領域技術人員容易想到的其他調節(jié)方式，均不影響本發(fā)明技術方案的實施)，通過主動肩關節(jié)屈伸調節(jié)高度裝置306來調節(jié)主動肩關節(jié)上豎臂305和主動肩關節(jié)下豎臂307的高度，以適應不同的人群，主動肩關節(jié)下豎臂307的下端與主動肩關節(jié)屈伸擺動前臂309的一端連接，主動肩關節(jié)屈伸擺動前臂309的另一端與主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310平行固定，主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310上設置有主動肩關節(jié)屈伸調節(jié)長度裝置311(具體可以為絲杠調節(jié)裝置，通過旋轉，來調節(jié)主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310的長度，也可以為本領域技術人員容易想到的其他調節(jié)方式，均不影響本發(fā)明技術方案的實施)，肩關節(jié)屈伸角度傳感器312焊接在主動肩關節(jié)下豎臂307上，主動肩關節(jié)屈伸限位裝置308分別位于主動肩關節(jié)屈伸擺動前臂309的兩側通過螺栓固定在主動肩關節(jié)下豎臂307上，主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310與主動上臂內、外旋組件連接。

本發(fā)明中，為了機器人的輕便性、靈活性，不同人群的適應性，肩關節(jié)采用連桿結構，同時外展、內收組件和屈伸組件采用調節(jié)長度裝置。

進一步的，如圖11所示，主動上臂內、外旋組件可以包括主動上臂固定板313、上臂彎軌固定件413、上臂彎軌315、上臂內外旋角度傳感器314、上臂上連接件316、上臂下連接件317和主動上臂內、外旋限位裝置318，主動肘屈伸組件可以包括肘屈伸上連接件321、肘屈伸下連接件319和肘屈伸角度傳感器320，其中：

主動上臂固定板313通過螺栓與主動肩關節(jié)屈伸組件連接，具體地，如圖5所示，主動上臂固定板313通過螺栓可以與主動肩關節(jié)屈伸擺動后臂310連接，上臂彎軌固定件413通過螺栓固定在主動上臂固定板313上，上臂彎軌315固定在上臂彎軌固定件413上，上臂彎軌315能夠相對上臂彎軌固定件413轉動，上臂內外旋角度傳感器314通過螺栓固定在主動上臂固定板313上，上臂彎軌315的一端與上臂上連接件316連接，上臂彎軌315的另一端與上臂下連接件317連接，主動上臂內、外旋限位裝置318分別固定在上臂上連接件316和上臂下連接件317上；

肘屈伸上連接件321與上臂上連接件316鉸接，肘屈伸下連接件319與上臂下連接件317鉸接，肘屈伸角度傳感器320固定在上臂下連接件317上，肘屈伸上連接件321與主動前臂內、外旋組件連接。

本發(fā)明中，為了保證上臂內、外旋過程中設備固定，采用彎軌結構，在運動過程中只有上臂彎軌315相對于設備相對運動，減少運動負重，主動肘屈伸結構采用鉸接形式，方便運動，同時角度傳感器能夠采集相對軸的運動角度信息，傳遞給從臂。

本發(fā)明中，如圖11所示，主動前臂內、外旋組件可以包括前臂固定板324、前臂彎軌322、前臂彎軌固定件413’和前臂內外旋角度傳感器323，其中：

前臂固定板324與肘屈伸上連接件321連接，前臂彎軌322的一端與肘屈伸上連接件321連接，前臂彎軌322的另一端與肘屈伸下連接件319連接，前臂彎軌322固定在前臂彎軌固定件413’上，前臂彎軌322能夠相對前臂彎軌固定件413’轉動，前臂彎軌固定件413’通過螺栓固定在前臂固定板324上，前臂內外旋角度傳感器323通過螺栓固定在前臂固定板324上，前臂固定板324與主動腕關節(jié)屈伸組件連接。

本發(fā)明中，為了保證前臂內、外旋過程中設備固定，采用彎軌結構，在運動過程中只有前臂彎軌322相對于設備相對運動，減少運動負重。

優(yōu)選的，如圖11所示，主動腕關節(jié)屈伸組件可以包括腕關節(jié)連接板325、腕關節(jié)旋轉軸328和腕關節(jié)屈伸角度傳感器327，其中：

腕關節(jié)連接板325焊接在主動前臂內、外旋組件上，具體地，如圖5所示，腕關節(jié)連接板325焊接在前臂固定板324上，腕關節(jié)旋轉軸328的一端與腕關節(jié)連接板325連接，腕關節(jié)旋轉軸328的另一端通過螺栓固設有第一把手329，腕關節(jié)旋轉軸328上設置有腕關節(jié)長度調節(jié)裝置326(具體可以通過螺紋旋鈕，壓緊進行固定，松開左右調節(jié)長度，也可以為本領域技術人員容易想到的其他調節(jié)方式，均不影響本發(fā)明技術方案的實施)，腕關節(jié)屈伸角度傳感器327焊接在腕關節(jié)長度調節(jié)裝置326上。

本發(fā)明通過腕關節(jié)長度調節(jié)裝置326可以調節(jié)腕部的活動長度，適應不同人群，同時腕關節(jié)屈伸角度傳感器327通過腕關節(jié)旋轉軸328的旋轉角度信息傳遞給從臂，進行適當?shù)倪\動。

進一步的，如圖12所示，被動肩關節(jié)外展、內收組件可以包括肩關節(jié)外展內收電機4-1、旋轉梁404和被動肩關節(jié)外展、內收限位裝置403，被動肩關節(jié)屈伸組件可以包括固定件405、肩關節(jié)屈伸電機4-2、肩關節(jié)連接件408和屈伸梁409，其中：

肩關節(jié)外展內收電機4-1豎向設置，肩關節(jié)外展內收電機4-1的一端通過螺栓固定在懸梁臂2上，肩關節(jié)外展內收電機4-1的另一端外側套設有減速機保護套402，減速機保護套402還通過螺栓固定在懸梁臂2上，被動肩關節(jié)外展、內收限位裝置403焊接在減速機保護套402上，肩關節(jié)外展內收電機4-1的輸出軸驅動連接旋轉梁404的一端，肩關節(jié)外展內收電機4-1旋轉帶動旋轉梁404運動，實現(xiàn)肩部外展、內收運動；

固定件405的上端通過螺栓與旋轉梁404的另一端連接，肩關節(jié)屈伸電機4-2通過螺栓連接在固定件405的下端，肩關節(jié)屈伸電機4-2的輸出軸與連接件408連接，屈伸梁409的一端通過螺栓固設在連接件408上，屈伸梁409上固設有絲杠長度調節(jié)裝置410，固定件405上在屈伸梁409的兩側固設有被動肩關節(jié)屈伸限位裝置407，屈伸梁409的另一端與被動上臂內、外旋組件連接，肩關節(jié)屈伸電機4-2旋轉帶動屈伸梁409運動，實現(xiàn)肩關節(jié)屈伸運動。

本發(fā)明可以通過被動肩關節(jié)外展內收限位裝置403來控制肩部運動范圍，通過控制肩關節(jié)外展內收電機4-1轉動速度，可以實現(xiàn)肩部的運動頻率，肩關節(jié)屈伸電機4-2旋轉帶動連接件408運動，連接件408帶動屈伸梁409運動，通過絲杠長度調節(jié)裝置410可以調節(jié)屈伸梁409的長度，保證不同人群的適應長度，被動肩關節(jié)屈伸限位裝置407可以控制屈伸梁409的活動范圍。

本發(fā)明中，如圖13所示，被動上臂內、外旋組件可以包括被動上臂固定板412、上臂內外旋電機4-3、彎軌組件414、上臂保護外殼434、上臂綁帶組件420(具體可以為固定手臂的綁帶)、上臂上連接板415和上臂下連接板418，被動肘屈伸組件可以包括肘屈伸電機4-4、肘屈伸上連接板421和肘屈伸下連接板422，其中：

被動上臂固定板412通過螺栓固定在肩關節(jié)屈伸組件上，具體地，如圖7所示，被動上臂固定板412通過螺栓可以固定在屈伸梁409上，上臂內外旋電機4-3通過螺栓固定在被動上臂固定板412上，上臂內外旋電機4-3的輸出軸驅動連接彎軌組件414，上臂保護外殼434通過螺栓固設在被動上臂固定板412上，上臂綁帶組件420通過螺栓固設在上臂保護外殼434上，彎軌組件414的上端與上臂上連接板415的一端連接，彎軌組件414的下端與上臂下連接板418的一端連接，上臂上連接板415與上臂下連接板418上固設有被動上臂內外旋限位裝置416，上臂內外旋電機4-3的電機旋轉帶動彎軌組件414運動，實現(xiàn)上臂內、外旋運動。

肘屈伸電機4-4通過螺栓固定連接在上臂上連接板415上，肘屈伸電機4-4的輸出軸驅動連接肘屈伸上連接板421的一端，肘屈伸下連接板422的一端與上臂下連接板418鉸接，肘屈伸上連接板421和肘屈伸下連接板422的另一端分別與被動前臂內、外旋組件連接，肘屈伸電機4-4旋轉帶動肘屈伸上連接板421運動，實現(xiàn)肘屈伸運動。

本發(fā)明可以通過被動上臂內外旋限位裝置416控制彎軌組件414的運動范圍，限定上臂內、外旋的訓練程度，肘屈伸下連接板422與上臂下連接板418鉸接，肘屈伸電機4-4帶動肘屈伸上連接板421運動，可以將小臂組件整體跟隨運動。

優(yōu)選的，如圖13和圖14所示，被動前臂內、外旋組件可以包括前臂彎軌組件423、前臂內外旋電機4-5、前臂內外旋固定板433、前臂保護外殼425和前臂綁帶組件424，其中：

前臂彎軌組件423的上下兩端通過螺栓分別與肘屈伸上連接板421和肘屈伸下連接板422連接，前臂內外旋電機4-5通過螺栓固定在前臂內外旋固定板433上，前臂內外旋電機4-5的輸出軸驅動連接前臂彎軌組件423的中部，前臂保護外殼425通過螺栓固設在前臂內外旋固定板433上，前臂綁帶組件424通過螺栓固設在前臂保護外殼425上，前臂保護外殼425與前臂固定板433連接，前臂內外旋固定板433與被動腕關節(jié)屈伸組件連接，前臂內外旋電機4-5旋轉帶動前臂彎軌組件423運動，實現(xiàn)前臂內、外旋運動。

本發(fā)明通過前臂內外旋電機4-5帶動前臂彎軌組件423運動，保證其余部位不動的情況下，只是前臂的局部內、外旋運動。

進一步的，如圖13所示，被動腕關節(jié)屈伸組件可以包括腕關節(jié)固定板426、腕關節(jié)屈伸電機4-6、旋轉桿429、第二把手430、被動腕關節(jié)屈伸限位裝置427，其中：

腕關節(jié)固定板426通過螺栓固定在前臂內、外旋組件上，具體地，如圖7和圖8所示，腕關節(jié)固定板426通過螺栓可以固定在前臂內外旋固定板433上，腕關節(jié)屈伸電機4-6通過螺栓固定在腕關節(jié)固定板426上，腕關節(jié)屈伸電機4-6的輸出軸驅動連接旋轉桿429的一端，旋轉桿429的另一端通過螺栓與第二把手430連接，腕關節(jié)固定板426上在旋轉桿429的兩側分別固設有被動腕關節(jié)屈伸限位裝置427，腕關節(jié)屈伸電機4-6旋轉帶動旋轉桿429運動，實現(xiàn)腕關節(jié)屈伸運動。

本發(fā)明可以通過被動腕關節(jié)屈伸限位裝置427控制腕部組件的運動范圍，實現(xiàn)腕關節(jié)局部屈伸運動。

本發(fā)明中，如圖15所示，底座1可以包括底盤1-5、腳輪1-3、座椅1-4、主機箱1-1和升降柱1-2，其中：

腳輪1-3設置在底盤1-5的底面，座椅1-4設置在底盤1-5的上面，主機箱1-1設置在底盤1-5的上面且位于座椅1-4的后方，底盤1-5上還設置有升降柱1-2，懸梁臂2設置在升降柱1-2上。

本發(fā)明可以通過腳輪1-3，進行位置移動，同時升降柱1-2可以調節(jié)裝置的高度，適應不同人群。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。