本发明涉及上肢康复，特别涉及一种上肢康复助动方法、系统及机器人。
背景技术：
1、肢体运动障碍严重影响患者生活质量，给家庭、社会带来极大负担。上肢参与了日常活动中的大部分动作，其运动功能损伤严重影响患者运动能力与生活质量，因此，上肢运动功能训练是脑卒中患者康复过程中极其重要的环节。对于上肢运动障碍的患者，上肢肌力在2至3级时，上肢运动能力较弱，要实现正常的上肢运动需要一定的助力。
2、现有技术当中，上肢运动障碍的患者在运动过程中会存在上肢运动轨迹发送偏差、抖动等情况，但是现有的辅助康复无法对上肢运动障碍的患者的上肢的运动轨迹进行补偿以及修正，从而影响患者的上肢康复效果。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的是提供一种上肢康复助动方法、系统及机器人，以至少解决上述现有技术当中的不足。
2、第一方面，本发明提供一种上肢康复助动方法，所述方法包括：
3、输入机械臂的预定运动轨迹，所述预定运动轨迹包括上肢末端目标位置、上肢末端运动速度、所有关节电机的目标位置以及所有所述关节电机的运动速度；
4、基于所述预定运动轨迹引导患者的上肢进行运动，以使所述患者的上肢运动轨迹与所述预定运动轨迹保持一致；
5、基于所有所述关节电机的目标位置以及所有所述关节电机的运动速度计算所有所述关节电机所需要的输出力矩；
6、按预设频率对所有所述关节电机的当前速度以及当前位置进行采样，并根据所述上肢末端目标位置以及所述上肢末端运动速度对所述输出力矩进行修正，以调整所述机械臂的运动，并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动。
7、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过计算驱动所有机械臂的所有关节电机所需要的输出力矩，然后通过上肢末端目标位置以及上肢末端运动速度对输出力矩进行修正，以使得所有关节电机对机械臂的输出力矩得到修正，从而使得机械臂能够根据修正的输出力矩进行运动，进而使得机械臂能够对患者上肢的运动进行助力补充以及轨迹修正，进而提升患者上肢的康复效果。
8、进一步的，所述关节电机所需要的输出力矩的计算公式为：
9、；
10、；
11、；
12、；
13、；
14、其中，、、、、分别表示一号关节电机的输出力矩、二号关节电机的输出力矩、三号关节电机的输出力矩、四号关节电机的输出力矩、五号关节电机的输出力矩，、、、、分别表示所述一号关节电机对应的当前姿态机械臂的自身重量补偿力矩、所述二号关节电机对应的当前姿态机械臂的自身重量补偿力矩、所述三号关节电机对应的当前姿态机械臂的自身重量补偿力矩、所述四号关节电机对应的当前姿态机械臂的自身重量补偿力矩、所述五号关节电机对应的当前姿态机械臂的自身重量补偿力矩，、、、、分别表示所述一号关节电机的助动补偿力矩、所述二号关节电机的助动补偿力矩、所述三号关节电机的助动补偿力矩、所述四号关节电机的助动补偿力矩、所述五号关节电机的助动补偿力矩。
15、进一步的，所述一号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
16、；
17、所述二号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
18、；
19、所述三号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
20、；
21、所述四号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
22、；
23、所述五号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
24、；
25、式中，、、、、分别表示当前上肢姿态所受重力施加在所述一号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述二号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述三号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述四号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述五号关节电机的力矩。
26、进一步的，所述对所述输出力矩进行修正的表达式为：
27、；
28、；
29、；
30、；
31、；
32、式中，、、、、分别表示一号关节电机的输出力矩的修正值、二号关节电机的输出力矩的修正值、三号关节电机的输出力矩的修正值、四号关节电机的输出力矩的修正值、五号关节电机的输出力矩的修正值，、、、、分别表示所述一号关节电机的位置系数、所述二号关节电机的位置系数、所述三号关节电机的位置系数、所述四号关节电机的位置系数、所述五号关节电机的位置系数，、、、、分别表示所述一号关节电机的相关系数、所述二号关节电机的相关系数、所述三号关节电机的相关系数、所述四号关节电机的相关系数、所述五号关节电机的相关系数，、、、、分别表示所述一号关节电机的行进路程比例值、所述二号关节电机的行进路程比例值、所述三号关节电机的行进路程比例值、所述四号关节电机的行进路程比例值、所述五号关节电机的行进路程比例值，表示所述一号关节电机至所述五号关节电机的行进路程比例值的中间值，、、、、分别表示当前上肢姿态所受重力施加在所述一号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述二号关节电机的力矩、上肢姿态所受重力施加在所述三号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述四号关节电机的力矩、当前上肢姿态所受重力施加在所述五号关节电机的力矩，、、、、分别表示所述一号关节电机的速度系数、所述二号关节电机的速度系数、所述三号关节电机的速度系数、所述四号关节电机的速度系数、所述五号关节电机的速度系数。
33、进一步的，所述并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动的步骤之后，所述方法还包括：
34、检测所述患者的上肢末端是否到达最终末端目标位置；
35、若否，则执行按预设频率对所有所述关节电机的当前速度以及当前位置进行采样，并根据所述上肢末端目标位置以及所述上肢末端运动速度对所述输出力矩进行修正，以调整所述机械臂的运动，并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动，直至所述患者的上肢末端到达最终末端目标位置。
36、第二方面，本发明还提供一种上肢康复助动系统，应用于上肢康复助动机器人，所述系统包括：
37、输入模块，用于输入机械臂的预定运动轨迹，所述预定运动轨迹包括上肢末端目标位置、上肢末端运动速度、所有关节电机的目标位置以及所有所述关节电机的运动速度；
38、引导模块，用于基于所述预定运动轨迹引导患者的上肢进行运动，以使所述患者的上肢运动轨迹与所述预定运动轨迹保持一致；
39、计算模块，用于基于所有所述关节电机的目标位置以及所有所述关节电机的运动速度计算所有所述关节电机所需要的输出力矩；
40、采样修正模块，用于按预设频率对所有所述关节电机的当前速度以及当前位置进行采样，并根据所述上肢末端目标位置以及所述上肢末端运动速度对所述输出力矩进行修正，以调整所述机械臂的运动，并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动。
41、进一步的，所述系统还包括：
42、检测模块，用于检测所述患者的上肢末端是否到达最终末端目标位置；
43、执行模块，用于若所述患者的上肢末端未到达最终末端目标位置，则执行按预设频率对所有所述关节电机的当前速度以及当前位置进行采样，并根据所述上肢末端目标位置以及所述上肢末端运动速度对所述输出力矩进行修正，以调整所述机械臂的运动，并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动，直至所述患者的上肢末端到达最终末端目标位置。
44、第三方面，本发明还提供一种上肢康复助动机器人，包括上述的上肢康复助动系统。
1.一种上肢康复助动方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的上肢康复助动方法，其特征在于，所述关节电机所需要的输出力矩的计算公式为：
3.根据权利要求2所述的上肢康复助动方法，其特征在于，所述一号关节电机的助动补偿力矩的计算表达式为：
4.根据权利要求1所述的上肢康复助动方法，其特征在于，所述对所述输出力矩进行修正的表达式为：
5.根据权利要求1所述的上肢康复助动方法，其特征在于，所述并基于调整运动后的所述机械臂引导所述患者的上肢进行运动的步骤之后，所述方法还包括：
6.一种上肢康复助动系统，应用于上肢康复助动机器人，其特征在于，所述系统包括：
7.根据权利要求6所述的上肢康复助动系统，其特征在于，所述系统还包括：
8.一种上肢康复助动机器人，其特征在于，包括如权利要求6至7任一项所述的上肢康复助动系统。
