本发明涉及康复机器人，尤其是涉及一种康复机器人系统及其实时姿态显示方法。
背景技术：
1、现有的康复机器人在训练过程中通常不会显示机器人外骨骼的运动数据，或者显示的训练数据仅包括速度及扭力等传感器的检测数据，而传感器的检测数据专业人员才能理解，对于普通用户阅读难度较大，致使用于难以快速了解康复机器人的实时运动状态，降低了用户体验。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种康复机器人系统及其实时姿态显示方法，可以将复杂难懂的传感器数据以外骨骼设备动态模型的方式展示给用户，降低了用户理解难度，可以使用户快速了解康复机器人的实时运动状态，提升了用户体验。
2、为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
3、第一方面，本发明实施例提供了一种康复机器人系统的实时姿态显示方法，所述康复机器人系统包括控制设备、外骨骼设备及多个imu传感器，所述控制设备与所述imu传感器通信连接，所述外骨骼设备包括上肢外骨骼和/或下肢外骨骼，所述imu传感器设置于所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼上的每两个关节之间，所述康复机器人系统的实时姿态显示方法应用于所述控制设备，所述康复机器人系统的实时姿态显示方法包括：
4、基于所述外骨骼设备的模型坐标信息显示所述外骨骼设备的三维模型；
5、在所述外骨骼设备的训练使用过程中，周期性获取所述imu传感器检测到的所述外骨骼设备各部位的偏移角度；
6、周期性从所述三维模型中获取所述外骨骼设备各部位的当前坐标信息，基于所述当前坐标信息及所述偏移角度周期性更新并显示所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的三维模型姿态，以显示所述外骨骼设备的动态运动画面。
7、进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于所述当前坐标信息及所述偏移角度周期性更新并显示所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的三维模型姿态，以显示所述外骨骼设备的动态运动画面的步骤，包括：
8、基于各周期获取到的所述偏移角度确定所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼各部位在每个周期的坐标转换矩阵；
9、基于所述外骨骼设备各部位在当前周期的坐标转换矩阵与对应部位各关键点的当前三维坐标的乘积确定所述外骨骼设备各部位更新后的三维坐标，基于所述更新后的三维坐标周期性更新所述三维模型中各部位的模型姿态，以显示所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的实时运动情况。
10、进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述外骨骼设备包括下肢外骨骼，所述下肢外骨骼各部位包括腰部、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿，所述偏移角度包括所述左小腿相对于所述左大腿的旋转角度、所述左大腿相对于所述腰部的旋转角度、所述右小腿相对于所述右大腿的旋转角度和所述右大腿相对于所述腰部的旋转角度；
11、基于各周期获取到的所述偏移角度确定所述下肢外骨骼各部位在每个周期的坐标转换矩阵的步骤，包括：
12、获取所述腰部对应的坐标转换矩阵，基于所述腰部对应的坐标转换矩阵及每个周期检测到的所述左大腿相对于所述腰部的旋转角度确定所述左大腿在每个周期的坐标转换矩阵，基于所述腰部对应的坐标转换矩阵及每个周期检测到的所述右大腿相对于所述腰部的旋转角度确定所述右大腿在每个周期的坐标转换矩阵；
13、基于所述左大腿在每个周期的坐标转换矩阵及所述左小腿相对于所述左大腿的旋转角度确定所述左小腿在每个周期的坐标转换矩阵，基于所述右大腿在每个周期的坐标转换矩阵及所述右小腿相对于所述右大腿的旋转角度确定所述右小腿在每个周期的坐标转换矩阵。
14、进一步，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述imu传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；
15、所述第一传感器设置于所述左大腿，所述第二传感器设置于所述左小腿，所述第三传感器设置于所述右大腿，所述第四传感器设置于所述右小腿；
16、所述左大腿相对于所述腰部的旋转角度= a1；a1为所述第一传感器检测到的所述左大腿相对于竖直方向的偏移角度；
17、所述左小腿相对于所述左大腿的旋转角度=a2-a1；a2为所述第二传感器检测到的所述左小腿相对于竖直方向的偏移角度；
18、所述右大腿相对于所述腰部的旋转角度= a3；a3为所述第三传感器检测到的所述右大腿相对于竖直方向的偏移角度；
19、所述右小腿相对于所述右大腿的旋转角度=a4-a3；a4为所述第四传感器检测到的所述右小腿相对于竖直方向的偏移角度。
20、进一步，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述模型坐标信息包括所述外骨骼设备各部位坐标文件，所述坐标文件包括该部位的三角向量坐标和坐标系坐标，所述基于所述外骨骼设备的模型坐标信息显示所述外骨骼设备的三维模型的步骤，包括：
21、获取所述外骨骼设备各部位坐标文件，基于各部位的三角向量坐标和坐标系坐标绘制各部位模型，得到所述外骨骼设备的三维模型。
22、进一步，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制设备包括助力器和显示器，所述助力器上设置有压力传感器、距离传感器及agv轮；所述控制设备与所述压力传感器、距离传感器及agv轮分别通信连接；
23、所述康复机器人系统的实时姿态显示方法还包括：
24、获取所述压力传感器实时检测的压力值、所述距离传感器实时检测的距离值及所述agv轮的实时角度及实时角速度；
25、基于所述压力值绘制压力变化曲线，基于所述距离值绘制距离变化曲线，基于所述实时角度绘制角度变化曲线，基于所述实时角速度绘制角速度变化曲线；
26、当接收到用户输入的数据展示指令时，基于所述显示器显示所述数据展示指令对应的变化曲线图。
27、第二方面，本发明实施例还提供了一种康复机器人系统，包括：控制设备、外骨骼设备及多个imu传感器，所述控制设备与所述imu传感器通信连接，所述外骨骼设备包括上肢外骨骼和/或下肢外骨骼，所述imu传感器设置于所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼上的每两个关节之间；
28、所述控制设备用于基于所述外骨骼设备的模型坐标信息显示所述外骨骼设备的三维模型；
29、所述控制设备还用于在所述外骨骼设备的训练使用过程中，周期性获取所述imu传感器检测到的所述外骨骼设备各部位的偏移角度；
30、所述控制设备还用于周期性从所述三维模型中获取所述外骨骼设备各部位的当前坐标信息，基于所述当前坐标信息及所述偏移角度周期性更新并显示所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的实时运动情况。
31、进一步，所述外骨骼设备包括下肢外骨骼和外骨骼控制器；
32、所述控制设备还用于在与所述外骨骼控制器进行数据通信时获取路由器分配路由时建立的网络地址分配表格，基于所述网络地址分配表格中所述外骨骼控制器的ip地址与所述外骨骼控制器进行数据通信；其中，所述网络地址分配表格中存储有所述控制设备的物理地址及对应的ip地址和所述外骨骼控制器的物理地址及对应的ip地址。
33、进一步，所述外骨骼设备还包括扭力传感器和电机角度角速度传感器，所述外骨骼控制器分别与所述扭力传感器和所述电机角度角速度传感器通过串口连接。
34、进一步，所述控制设备包括助力器和显示器，所述助力器上设置有压力传感器、距离传感器及agv轮；所述控制设备与所述压力传感器、距离传感器及agv轮通过串口通信连接。
35、本发明实施例提供了一种康复机器人系统及其实时姿态显示方法，该康复机器人系统包括控制设备、外骨骼设备及多个imu传感器，控制设备与imu传感器通信连接，外骨骼设备包括上肢外骨骼和/或下肢外骨骼，imu传感器设置于上肢外骨骼和/或下肢外骨骼上的每两个关节之间，康复机器人系统的实时姿态显示方法应用于控制设备，该康复机器人系统的实时姿态显示方法包括：基于外骨骼设备的模型坐标信息显示外骨骼设备的三维模型；在外骨骼设备的训练使用过程中，周期性获取imu传感器检测到的外骨骼设备各部位的偏移角度；周期性从三维模型中获取外骨骼设备各部位的当前坐标信息，基于当前坐标信息及偏移角度周期性更新并显示上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的三维模型姿态，以显示外骨骼设备的动态运动画面。本发明通过在外骨骼设备上设置多个imu传感器，可以多方位获取外骨骼设备在训练过程中的角度状态信息，保证对外骨骼设备状态监控的完整性，通过根据imu传感器的检测数据周期性更新并显示外骨骼设备的实时运动情况，可以将复杂难懂的传感器数据以外骨骼设备动态模型的方式展示给用户，降低了用户理解难度，可以使用户快速了解康复机器人的实时运动状态，提升了用户体验。
36、本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例的上述技术即可得知。
37、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
1.一种康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述康复机器人系统包括控制设备、外骨骼设备及多个imu传感器，所述控制设备与所述imu传感器通信连接，所述外骨骼设备包括上肢外骨骼和/或下肢外骨骼，所述imu传感器设置于所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼上的每两个关节之间，所述康复机器人系统的实时姿态显示方法应用于所述控制设备，所述康复机器人系统的实时姿态显示方法包括：
2.根据权利要求1所述的康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述基于所述当前坐标信息及所述偏移角度周期性更新并显示所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼的三维模型姿态，以显示所述外骨骼设备的动态运动画面的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述外骨骼设备包括下肢外骨骼，所述下肢外骨骼各部位包括腰部、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿，所述偏移角度包括所述左小腿相对于所述左大腿的旋转角度、所述左大腿相对于所述腰部的旋转角度、所述右小腿相对于所述右大腿的旋转角度和所述右大腿相对于所述腰部的旋转角度；
4.根据权利要求3所述的康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述imu传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器；
5.根据权利要求1所述的康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述模型坐标信息包括所述外骨骼设备各部位坐标文件，所述坐标文件包括该部位的三角向量坐标和坐标系坐标，所述基于所述外骨骼设备的模型坐标信息显示所述外骨骼设备的三维模型的步骤，包括：
6.根据权利要求1所述的康复机器人系统的实时姿态显示方法，其特征在于，所述控制设备包括助力器和显示器，所述助力器上设置有压力传感器、距离传感器及agv轮；所述控制设备与所述压力传感器、距离传感器及agv轮分别通信连接；
7.一种康复机器人系统，其特征在于，包括：控制设备、外骨骼设备及多个imu传感器，所述控制设备与所述imu传感器通信连接，所述外骨骼设备包括上肢外骨骼和/或下肢外骨骼，所述imu传感器设置于所述上肢外骨骼和/或下肢外骨骼上的每两个关节之间；
8.根据权利要求7所述的康复机器人系统，其特征在于，所述外骨骼设备包括下肢外骨骼和外骨骼控制器；
9.根据权利要求8所述的康复机器人系统，其特征在于，所述外骨骼设备还包括扭力传感器和电机角度角速度传感器，所述外骨骼控制器分别与所述扭力传感器和所述电机角度角速度传感器通过串口连接。
10.根据权利要求7所述的康复机器人系统，其特征在于，所述控制设备包括助力器和显示器，所述助力器上设置有压力传感器、距离传感器及agv轮；所述控制设备与所述压力传感器、距离传感器及agv轮通过串口通信连接。
