技術(shù)特征：

1.一種體感控制的上肢外骨骼鏡像康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：包括Kinect傳感器、主控計(jì)算機(jī)、一個(gè)3自由度的外骨骼穿戴式機(jī)械手臂和機(jī)械手臂的體感控制系統(tǒng)，所述的Kinect傳感器負(fù)責(zé)采集與處理人體健側(cè)上肢的關(guān)節(jié)角度信息，并與主控計(jì)算機(jī)相連，所述的一個(gè)3自由度的外骨骼穿戴式機(jī)械手臂包括肘部屈/伸結(jié)構(gòu)、肩部前屈/后伸結(jié)構(gòu)和肩部外展/內(nèi)收結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體感控制的上肢外骨骼鏡像康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：所述的Kinect采集與處理人體健側(cè)上肢的關(guān)節(jié)角度的方法與步驟為：

A、通過Kinect傳感器捕捉人體6個(gè)關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)，分別是肩部中心、髖部中心、健側(cè)肢體肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)，患側(cè)肢體肩關(guān)節(jié)；

B、建立人體坐標(biāo)系，根據(jù)獲取的6個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建空間向量，計(jì)算關(guān)節(jié)角度；關(guān)節(jié)角度包括肘關(guān)節(jié)屈/伸角度α，肩關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收角度β，肩關(guān)節(jié)前屈/后伸角度γ；其中，肩關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收角度β定義為上臂向人體冠狀面的投影與脊柱線的夾角，肩關(guān)節(jié)前屈/后伸角度γ定義為上臂與人體冠狀面的夾角；

C、對(duì)計(jì)算得到的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)采用卡爾曼濾波算法平滑，根據(jù)Kinect的刷新頻率，將狀態(tài)改變矩陣中的數(shù)據(jù)刷新時(shí)間取卡爾曼濾波提前推測(cè)可以作為數(shù)據(jù)緩沖和系統(tǒng)傳輸耗時(shí)的補(bǔ)償，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；

D、對(duì)平滑后的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行限速和限幅處理，如果t時(shí)刻的角位置X_t與前一時(shí)刻角位置X_t-1之間的速度大于安全速度ω_set，強(qiáng)制把當(dāng)前時(shí)刻的角位置替換為X_t＇，以保證最大速度不超過設(shè)定的安全速度ω_set，當(dāng)運(yùn)動(dòng)角度大小超過設(shè)定范圍的上限或下限時(shí)，則將該角度強(qiáng)制賦值為上限或下限。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體感控制的上肢外骨骼鏡像康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：所述的肘部屈/伸結(jié)構(gòu)包括前臂連接環(huán)(1-1)，前臂調(diào)節(jié)桿(1-2)，壓塊(1-3)，前臂支架(1-4)，菱形座軸承(1-5)，錐齒輪(1-6)，減速器安裝支座(1-7)，行星減速器(1-8)，伺服電機(jī)(1-9)，所述前臂調(diào)節(jié)桿(1-2)通過所述壓塊(1-3)與所述前臂支架(1-4)連接，所述前臂連接環(huán)(1-1)置于所述前臂調(diào)節(jié)桿(1-2)的頂端，所述前臂調(diào)節(jié)桿(1-2)和前臂支架(1-4)之間可以相對(duì)滑動(dòng)，通過一對(duì)所述錐齒輪(1-6)使所述伺服電機(jī)(1-9)和所述行星減速器(1-8)的軸線平行于上臂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體感控制的上肢外骨骼鏡像康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：所述的肩部前屈/后伸結(jié)構(gòu)和肩部外展/內(nèi)收結(jié)構(gòu)包括上臂支架(2-1)、上臂長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿(2-2)、軸承座(2-3)、前屈/后伸軸(2-4)、軸承(2-5)、安裝板(2-6)、前屈/后伸減速電機(jī)(2-7)、肩部連桿(2-8)、外展/內(nèi)收軸(2-9)、軸承(2-10)、軸承座(2-11)、固定板(2-12)、外展/內(nèi)收減速電機(jī)(2-13)，所述前屈/后伸軸(2-4)通過所述軸承(2-5)安裝于所述軸承座(2-3)中，所述軸承座(2-3)通過螺栓固定在所述肩部連桿(2-8)上，所述前屈/后伸減速電機(jī)(2-7)利用所述安裝板(2-6)與所述軸承座(2-3)固定，所述前屈/后伸減速電機(jī)(2-7)輸出軸套合在所述前屈/后伸軸(2-4)中間的孔中，并通過鍵鏈接傳遞扭矩，所述前屈/后伸軸(2-4)穿過所述肩部連桿(2-8)，與所述上臂長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿(2-2)末端相固定，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上臂的前屈/后伸運(yùn)動(dòng)，所述上臂長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿(2-2)通過螺釘壓緊固定在所以上臂支架(1-1)的凹槽里；所述肩部連桿(2-8)通過螺釘固定在所述外展/內(nèi)收軸(2-9)上，所述外展/內(nèi)收軸(2-9)配合所述軸承(2-10)安裝在所述軸承座(2-11)中，所述軸承座(2-11)通過螺栓固定在所述固定板(2-12)上，所述外展/內(nèi)收減速電機(jī)(2-13)同樣固定在所述固定板(2-12)上，所述外展/內(nèi)收減速電機(jī)(2-13)輸出軸套合在所述外展/內(nèi)收軸(2-9)中間的孔中，并通過鍵連接傳遞扭矩，驅(qū)動(dòng)所述肩部連桿(2-8)進(jìn)行外展/內(nèi)收運(yùn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體感控制的上肢外骨骼鏡像康復(fù)機(jī)器人，其特征在于：所述的機(jī)械手臂的體感控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、下位機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及供電部分，上位機(jī)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過Ip地址連接網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換，運(yùn)動(dòng)控制的控制信號(hào)再經(jīng)由伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，帶動(dòng)外骨骼機(jī)械手臂完成相應(yīng)的康復(fù)動(dòng)作。