技术领域
[0001] 本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种交互式机器人及便携式机器人。
相关背景技术
[0002] 全球社会老龄化日益严重，越来越多的中老年人因缺乏锻炼或伤病导致上肢运动能力下降，而上肢能力直接决定着人们的生活质量。现有的康健机器人，结构复杂、体积较大，通常设置在固定位置，使用不便；同时，还缺乏交互，使用体验效果较差。实用新型内容
[0003] 本申请的目的在于提供一种交互式机器人，既能够进行上肢康复训练或锻炼，还能够实现人机互动。
[0004] 本申请的另一个目的在于提供一种便携式机器人，结构简单、紧凑，体积小，便于移动，满足用户的随时随地使用需求。
[0005] 本申请是通过下述技术方案实现的：
[0006] 本申请提供一种交互式机器人，包括基座、屏幕、大臂、小臂、手柄、第一驱动组件、第二驱动组件、力传感器及控制系统；
[0007] 屏幕设置于基座上，大臂的一端可转动地连接于基座，大臂的另一端可转动地连接于小臂的一端，手柄连接于小臂的另一端，力传感器设置于小臂与手柄的连接处，第一驱动组件用于驱动大臂相对于屏幕转动，第二驱动组件用于驱动小臂相对于大臂转动，控制系统用于控制在屏幕上显示用户图形界面，用户图形界面与手柄的位置相关联。
[0008] 该便携式机器人，用户手握手柄，通过第一驱动组件驱动大臂转动、第二驱动组件驱动小臂及手柄转动，能够实现用户的上肢康复训练或锻炼；通过力传感器实现力反馈，便于检测用户的康复或锻炼情况；屏幕与控制系统配合使用，控制系统能够控制在屏幕上显示与手柄的位置关联的用户图形界面，能够实现交互式的上肢康复训练和娱乐体验。
[0009] 在本申请的一实施方案中，力传感器用于检测X方向的力和Y方向的力，大臂的转动轴线和小臂的转动轴线均沿Z方向设置，屏幕设置在XY平面内。
[0010] 在上述实施方式中，手柄在XY平面内移动，力传感器反馈X方向的力和Y方向的力，能够感知用户的运动趋势，以便于后台处理器根据检测数据，掌握用户的恢复情况。
[0011] 在本申请的一实施方案中，力传感器包括X方向力传感元件、Y方向力传感元件、XY力传感元件连接件、X方向力传感元件连接件、Y方向力传感元件连接件，X方向力传感元件与Y方向力传感元件通过XY力传感元件连接件连接，X方向力传感元件与小臂通过X方向力传感元件连接件连接，Y方向力传感元件与手柄通过Y方向力传感元件连接件连接。
[0012] 在上述实施方式中，通过XY方向力传感元件连接件实现X方向力传感元件和Y方向力传感元件的连接，保证力传感元件的连接稳定；通过X方向力传感元件连接件和Y方向力传感元件连接件，实现力传感器与小臂和手柄的连接，便于力传感元件的更换与维修。
[0013] 在本申请的一实施方案中，第一驱动组件设置在基座上，第二驱动组件设置在大臂内。
[0014] 在上述实施方式中，整机结构简单，第一驱动组件设置于基座上，第二驱动组件设置于大臂内，使得整机结构紧凑，体积小，便于整体的移动，满足用户的随时随地使用需求。
[0015] 在本申请的一实施方案中，每个驱动组件包括电机、减速器和编码器，控制系统用于根据第一驱动组件的编码器和第二驱动组件的编码器采集的数据计算手柄的位置，并根据手柄的位置在屏幕上显示用户图形界面。
[0016] 在上述实施方式中，通过第一驱动组件的编码器实现大臂的转动角度的检测、通过第二驱动组件的编码器实现小臂的转动角度的检测，控制系统能够根据两个驱动组件的编码器采集的数据计算手柄的位置，并根据手柄的位置在屏幕上显示用户图形界面，以实现人机交互。
[0017] 在本申请的一实施方案中，手柄上设置有按键。
[0018] 在上述实施方式中，按键与屏幕结合，为用户提供娱乐和社交体验。
[0019] 在本申请的一实施方案中，小臂上设置有指向件，指向件位于小臂和屏幕之间，手柄设置在小臂的上表面，指向件设置在小臂的下表面，指向件与手柄对应设置。
[0020] 在上述实施方式中，指向件的设置，便于实现手柄的视觉指向，提高用户的视觉体验。
[0021] 在本申请的一实施方案中，控制系统用于控制在用户图形界面上显示与手柄的位置对应的指示符。
[0022] 在上述实施方式中，通过指示符实现与手柄位置的对应，便于用户跟踪。
[0023] 在本申请的一实施方案中，基座的定位平面与屏幕所在的平面之间具有夹角。
[0024] 在上述实施方式中，屏幕倾斜设计，用户可以轻松地观察到画面内容，同时减少颈部肌肉的疲劳感。
[0025] 在本申请的一实施方案中，交互式机器人用于上肢康复训练和/或游戏娱乐。
[0026] 在上述实施方式中，屏幕的配置，使得该便携式机器人既可以用作上肢康复训练，还可以用作游戏娱乐，或者是上肢康复训练和游戏娱乐结合，应用场景多样化。
[0027] 在本申请的一实施方案中，交互式机器人还包括灯具，灯具设置在基座上，灯具与控制系统电连接，控制系统用于根据力传感器检测的力，控制灯具改变发光颜色和/或发光方式。
[0028] 在上述实施方式中，灯具与控制系统连接，控制系统能够根据力传感器检测的力，控制灯具改变发光颜色和/或发光方式，显示机械臂(大臂和小臂的统称)交互力量的视觉反馈。
[0029] 在本申请的一实施方案中，第一驱动组件设置在灯具的壳体内，大臂的一端可转动地连接于灯具的壳体。
[0030] 在上述实施方式中，第一驱动组件设置于灯具的壳体内，使得整机结构紧凑，减少体积，便于携带。
[0031] 在本申请的一实施方案中，灯具的壳体上设置有喇叭。
[0032] 在上述实施方式中，喇叭设置于灯具的壳体上，增加听觉反馈，便于用户娱乐及社交体验。
[0033] 在本申请的一实施方案中，小臂形成有上下贯通的透视槽。
[0034] 在上述实施方式中，小臂的透视槽设计，减少了对用户的视觉遮挡，又保证了产品功能强度。
[0035] 在本申请的一实施方案中，大臂的远离小臂的一端设置有摄像头。
[0036] 在上述实施方式中，摄像头的设置，便于用户社交体验。
[0037] 本申请还提供一种便携式机器人，包括基座、大臂、小臂、手柄、第一驱动组件、第二驱动组件、力传感器及控制系统；
[0038] 大臂的一端可转动地连接于基座，大臂的另一端可转动地连接于小臂的一端，手柄连接于小臂的另一端，力传感器设置于小臂与手柄的连接处，第一驱动组件设置在基座上，第一驱动组件用于驱动大臂相对于基座转动，第二驱动组件设置在大臂内，第二驱动组件用于驱动小臂相对于大臂转动。
[0039] 该便携式机器人，整机结构简单，第一驱动组件设置于基座上，第二驱动组件设置于大臂内，使得整机结构紧凑，体积小，便于整体的移动，满足用户的随时随地使用需求。
[0040] 在本申请的一实施方案中，力传感器用于检测平行于基座的上表面的X方向的力和Y方向的力，大臂的转动轴线和小臂的转动轴线均沿垂直于基座的上表面的Z方向设置。
[0041] 在上述实施方式中，手柄在XY平面内移动，力传感器反馈X方向的力和Y方向的力，能够感知用户的运动趋势，以便于后台处理器根据检测数据，掌握用户的恢复情况。
[0042] 在本申请的一实施方案中，力传感器包括X方向力传感元件、Y方向力传感元件、XY力传感元件连接件、X方向力传感元件连接件、Y方向力传感元件连接件，X方向力传感元件与Y方向力传感元件通过XY力传感元件连接件连接，X方向力传感元件与小臂通过X方向力传感元件连接件连接，Y方向力传感元件与手柄通过Y方向力传感元件连接件连接。
[0043] 在上述实施方式中，通过XY方向力传感元件连接件实现X方向力传感元件和Y方向力传感元件的连接，保证力传感元件的连接稳定；通过X方向力传感元件连接件和Y方向力传感元件连接件，实现力传感器与小臂和手柄的连接，便于力传感元件的更换与维修。
[0044] 在本申请的一实施方案中，每个驱动组件包括电机、减速器和编码器，控制系统用于根据第一驱动组件的编码器和第二驱动组件的编码器采集的数据计算手柄的位置，并至少部分地基于手柄的位置调整电机和减速器的输出。
[0045] 在上述实施方式中，通过第一驱动组件的编码器实现大臂的转动角度的检测、通过第二驱动组件的编码器实现小臂的转动角度的检测，控制系统能够根据两个驱动组件的编码器采集的数据计算手柄的位置，并至少部分地基于手柄的位置调整电机和减速器的输出，以实现人机交互。
[0046] 在本申请的一实施方案中，手柄上设置有按键。
[0047] 在上述实施方式中，按键与屏幕结合，为用户提供娱乐和社交体验。
[0048] 在本申请的一实施方案中，小臂上设置有指向件，指向件位于小臂和基座的上表面之间，手柄设置在小臂的上表面，指向件设置在小臂的下表面，指向件与手柄对应设置。
[0049] 在上述实施方式中，指向件的设置，便于实现手柄的视觉指向，提高用户的视觉体验。
[0050] 在本申请的一实施方案中，基座的上表面设置有屏幕。
[0051] 在上述实施方式中，屏幕的设置，用于显示用户图形界面，以便于实现人机交互。
[0052] 在本申请的一实施方案中，基座的定位平面与屏幕所在的平面之间具有夹角。
[0053] 在上述实施方式中，屏幕倾斜设计，用户可以轻松地观察到画面内容，同时减少颈部肌肉的疲劳感。
[0054] 在本申请的一实施方案中，便携式机器人还包括灯具，灯具设置在基座上，灯具与控制系统电连接，控制系统用于根据力传感器检测的力，控制灯具改变发光颜色和/或发光方式。
[0055] 在上述实施方式中，灯具与控制系统连接，控制系统能够根据力传感器检测的力，控制灯具改变发光颜色和/或发光方式，显示机械臂(大臂和小臂的统称)交互力量的视觉反馈。
[0056] 在本申请的一实施方案中，第一驱动组件设置在灯具的壳体内，大臂的一端可转动地连接于灯具的壳体。
[0057] 在上述实施方式中，第一驱动组件设置于灯具的壳体内，使得整机结构紧凑，减少体积，便于携带。
[0058] 在本申请的一实施方案中，灯具的壳体上设置有喇叭。
[0059] 在上述实施方式中，喇叭设置于灯具的壳体上，增加听觉反馈，便于用户娱乐及社交体验。
[0060] 在本申请的一实施方案中，小臂形成有上下贯通的透视槽。
[0061] 在上述实施方式中，小臂的透视槽设计，减少了对用户的视觉遮挡，又保证了产品功能强度。
[0062] 在本申请的一实施方案中，大臂的远离小臂的一端设置有摄像头。
[0063] 在上述实施方式中，摄像头的设置，便于用户社交体验。
[0064] 本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
具体实施方式
[0075] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。本领域技术人员以应理解，说明书各实施例中记载的技术特征可以以任何方式进行组合，而不限于特定实施例。
[0076] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0077] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0078] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0079] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0080] 下面将参考图对本申请的技术方案进行清除、完整地描述。
[0081] 第一方面实施例
[0082] 请参照图1和图2，便携式机器人010包括基座10、大臂40、小臂50、手柄60，第一驱动组件71、第二驱动组件72、控制系统80及力传感器90。
[0083] 基座10的下表面，用于放置于工作平面(工作台的表面、桌面或其他支撑面)，起到定位支撑的作用；基座10的上表面用于面向用户。基座10的体积较小，且移动灵活，便于携带。
[0084] 如图1所示，大臂40的一端可转动地连接于基座10，大臂40的另一端可转动地连接于小臂50的一端，手柄60连接于小臂50的另一端。
[0085] 第一驱动组件71设置在基座10上，第一驱动组件71用于驱动大臂40相对于基座10转动，第二驱动组件72设置在大臂40内，第二驱动组件72用于驱动小臂50相对于大臂40转动。
[0086] 如图2所示，基座10的上表面开设有安装槽13，安装槽13沿Y方向延伸，安装槽13通过遮挡件(可以为盖板，也可以为灯具)遮挡。第一驱动组件71和控制系统80均安装于安装槽13内，使得整机结构紧凑，减小便携式机器人010的体积，便于携带。为了便于空间分配，第一驱动组件71与控制系统80沿安装槽13的长度方向分布，使得整机厚度较小，便于携带。第一驱动组件71的输出端与大臂40连接，第一驱动组件71能够驱动大臂40相对于基座10转动。
[0087] 大臂40的内部形成有安装腔42，第二驱动组件72设置于安装腔42内，并通过盖体43(如图1所示)遮挡安装腔42。第二驱动组件72的输出端与小臂50连接，第二驱动组件72能够驱动小臂50相对于大臂40转动。第二驱动组件72安装于大臂40的内部，避免其被安装于安装槽13内，减小安装槽13占用基座10的面积，提高了便携式机器人010的便携性。
[0088] 如图2所示，力传感器90设置于小臂50与手柄60的连接处(图2中隐藏了手柄60的壳体)，便于实现手柄60与机械臂的力交互反馈。
[0089] 根据本申请实施例的便携式机器人010，整机结构简单，第一驱动组件71设置于基座10上，第二驱动组件72设置于大臂40内，使得整机结构紧凑，体积小，便于整体的移动，满足用户的随时随地使用需求。
[0090] 第二方面实施例
[0091] 基于第一方面实施例，本申请第二方面实施例提供了一种交互式机器人100，其可以理解为便携式的、交互式的机器人。
[0092] 请参照图3，其为本申请一实施例示出的交互式机器人100的结构示意图。交互式机器人100包括基座10、灯具20、屏幕30、大臂40、小臂50、手柄60，屏幕30与灯具20均位于基座10的上表面，灯具20安装于基座10上，屏幕30嵌设于基座10，大臂40的一端可转动地连接于灯具20(或直接连接于基座10)，大臂40的另一端可转动地连接于小臂50的一端，手柄60连接于小臂50的另一端。
[0093] 基座10具有定位面11和工作面12，在图3中，定位面11可以理解为基座10的下表面，工作面12可以理解为基座10的上表面。定位面11可以理解为下表面，用于放置于工作平面(工作台的表面、桌面或其他支撑面)，起到定位支撑的作用；工作面12用于面向用户，设置灯具20、屏幕30、大臂40及小臂50等部件。
[0094] 在本申请的一可选实施方式中，基座10的轮廓类似矩形，具有较大的工作面积，便于用户在工作面12内进行操作。基座10的轮廓形式，保证屏幕30具有较大的工作面积的同时，使得交互式机器人100的体积较小，便于携带。
[0095] 灯具20可以大致呈长方体结构，且灯具20位于基座10的一边缘，灯具20远离用户设置，以减少占用基座10的工作面12，同时，使得交互式机器人100的体积较小，便于携带。灯具20包括壳体21和位于壳体21内的发光元件22。发光元件22可以是一个或多个LED显示器，提供多种颜色或显示模式。壳体21连接于基座10的工作面12。壳体21与基座10的连接方式可以为螺栓连接、卡扣连接等可拆卸式连接方式。
[0096] 灯具20的壳体21上设置有喇叭23和/或麦克风(未示出)，在本申请的一实施方式中，喇叭23沿灯具20的长度方向设置，具有较好的扩音效果。
[0097] 屏幕30嵌设于基座10，屏幕30的表面与基座10的工作面12齐平，保证外观美观。
[0098] 在本申请的可选实施方式中，屏幕30为长方体结构，与基座10的轮廓适应，并且具有较大的视野。
[0099] 基座10的与屏幕30配合的边框部分的宽度尺寸较小，在保证安装要求的前提下，保证基座10的尺寸较小，提高了交互式机器人100的便携性。
[0100] 在本申请的一实施方案中，小臂50位于大臂40的下方，合理利用安装空间，减小整机在垂直于基座10方向上的尺寸，进而减小交互式机器人100的高度，便于携带。
[0101] 在本申请的一实施方案中，小臂50上设置有指向件51，指向件51位于小臂50和屏幕30之间，手柄60设置在小臂50的上表面，指向件51设置在小臂50的下表面，指向件51与手柄60对应设置。指向件51与手柄60的相对设置，便于实现手柄60的位置的指向，提高了用户的视觉体验。
[0102] 在本申请的一实施方案中，手柄60上设置有按键61，按键61可以对应用户的拇指，方便用户的拇指能够按动按键61。按键61、指向件51与屏幕30结合，为用户提供关于康健、娱乐和社交体验的交互。
[0103] 在本申请的一实施方案中，大臂40的远离小臂50的一端设置有摄像头41。摄像头41与大臂40转动配合，当大臂40相对于灯具20转动时，摄像头41始终朝向用户，以对用户进行摄像。摄像头41的位置可以根据实际情况调整，满足为用户摄像的需求即可。
[0104] 请参照图4，其为本申请一实施例示出的基座10的主视图。基座10的工作面12与定位面11之间可以具有夹角，也即基座10的定位平面与屏幕30所在的平面之间具有夹角。借助屏幕30的倾斜设计，用户可以轻松地观察到画面内容，同时减少颈部肌肉的疲劳感。
[0105] 屏幕30显示的画面内容可以是用户图形界面，例如，包括机械臂(大臂40和小臂50的统称，下文相同)的期望轨迹、实时实际轨迹、康复训练或锻炼程序、游戏、社交程序等。在本申请的一实施方案中，用户图形界面还可以包括与手柄60的位置对应的指示符，比如光标或其他趣味性图标。在本申请的另一实施方案中，用户图形界面可以不显示这种指示符，在这种情况下，用户可以通过手柄60下方的指向件51来感知手柄60相对于屏幕30的位置。响应于手柄60的位置和/或用户对按键61的操作，可以改变屏幕30上的用户图形界面，为用户提供交互式的康健、娱乐和社交体验。
[0106] 灯具20的发光位置可以位于灯具20的上部或以特定角度面向用户，发光位置与基座10具有一定的间距，以便于灯具20具有较大的显示视角；喇叭23位于发光位置与基座10之间，合理利用灯具20的壳体21空间。
[0107] 如图4所示，灯具20的发光元件22呈细长条状，沿灯具20的长度方向延伸，由中间分为左右两部分。需要指出的是，这里的左右是指图4中所示的左右方向。
[0108] 灯具20的壳体21上开设于通孔211，以便于大臂40的转动轴(图中未示出)穿设。
[0109] 在本申请的一可选实施方式中，灯具20的壳体21的高度(灯具20的顶面与基座10的工作面12的距离)为基座10的厚度的两倍，使得交互式机器人100的整机体积较小，便于携带。
[0110] 请参照图5，其为本申请一实施例示出的交互式机器人100的内部结构示意图，隐藏了灯具20以及大臂40的盖体。交互式机器人100还包括第一驱动组件71、第二驱动组件72、控制系统80及力传感器90。
[0111] 基座10的工作面12开设有安装槽13，安装槽13与灯具20的位置对应，灯具20与基座10装配后，灯具20罩设于安装槽13上方，使得整机外形美观。在本申请的一实施方案中，基座10的安装槽13的边缘设置有安装孔14，安装孔14用于与灯具20的壳体21的安装定位，灯具20的壳体21通过穿设于安装孔14内的螺栓(图中未示出)与基座10锁定。
[0112] 如图5所示，第一驱动组件71和控制系统80均安装于安装槽13内，相当于第一驱动组件71和控制系统80隐藏在灯具20的壳体21内，使得整机结构紧凑，减小交互式机器人100的体积，便于携带。为了便于空间分配，第一驱动组件71与控制系统80沿灯具20的长度方向分布。第一驱动组件71的输出端与大臂40连接，第一驱动组件71能够驱动大臂40相对于基座10转动。第一驱动组件71和控制系统80设置于安装槽13内，使得基座10的与屏幕30配合的部分的厚度减薄，节省了空间占用，从而使得交互式机器人100整机体积较小，便于携带。
[0113] 大臂40的内部形成有安装腔42，第二驱动组件72设置于安装腔42内，并通过盖体43(如图3所示)遮挡安装腔42。第二驱动组件72的输出端与小臂50连接，第二驱动组件72能够驱动小臂50相对于大臂40转动。第二驱动组件72安装于大臂40的内部，避免其被安装于安装槽13内，减小安装槽13占用基座10的面积，进而减小灯具20的壳体21的体积，也即减小灯具20占用基座10的工作面12的空间，提高了交互式机器人100的便携性。
[0114] 定义图5中屏幕30位于XY平面内，XY平面平行于基座10的工作面12。手柄60在XY平面内移动，大臂40与小臂50平行设置，大臂40的转动轴线和小臂50的转动轴线均沿垂直于XY平面的Z方向设置，手柄60也可以沿Z方向设置。力传感器90设置于小臂50与手柄60的连接处，力传感器90用于检测用户操作手柄60时产生的X方向的力和Y方向的力。
[0115] 需要指出的是，在本申请的其他实施方式中，力传感器90还可以设置为三轴力传感器，也即力传感器90可以检测X方向的力、Y方向的力和Z方向的力，Z方向的力为用户下压手柄60的力。
[0116] 控制系统80分别与第一驱动组件71、第二驱动组件72、屏幕30、按键61、力传感器90、灯具20、喇叭23及摄像头41等电连接。控制系统80设置有康复训练模块和娱乐社交模块，康复训练模块和娱乐社交模块在屏幕30上以对应的应用程序体现，用户通过选用不同的模块来实现康复训练(或健身练习)、娱乐社交。该交互式机器人100既可以用作上肢康复训练，还可以用作游戏娱乐，或者是上肢康复训练和游戏娱乐结合，应用场景多样化。
[0117] 控制系统80能够控制第一驱动组件71和第二驱动组件72的工作状态(启动、停止)，还能够控制大臂40和小臂50的转动方向及转速，从而为用户提供移动手柄60的阻力或助力。例如，控制系统80可以基于手柄60的位置、力传感器90检测到的各个方向的力、或者上述位置和力组合来控制第一驱动组件71和第二驱动组件72的输出，从而提供阻力或助力。在本申请的一个实施方案中，响应于检测到手柄60的位置偏离了预期轨迹，控制第一驱动组件71和第二驱动组件72的输出，提供帮助用户操作手柄60回到预期轨迹的助力。在另一实施方案中，响应于力传感器90检测到的各方向上的力将迫使手柄60偏离预期轨迹，控制第一驱动组件71和第二驱动组件72的输出，提供阻碍手柄60偏离预期轨迹的阻力。在又一实施方案中，响应于手柄60的位置和力传感器90检测到的力二者的组合，控制第一驱动组件71和第二驱动组件72的输出，提供作用在手柄60上的阻力或助力。
[0118] 控制系统80能够控制在屏幕30显示与手柄60的位置对应的指示符。可替代地，屏幕30可以不显示这种指示符，用户可以通过手柄60下方的指向件51来感知手柄60相对于屏幕30的位置。由于手柄60的按键61与控制系统80电连接，通过按动按键61实现与屏幕30的交互，为用户提供娱乐和社交体验。屏幕30与控制系统80配合使用，能够实现交互式的上肢康复训练和娱乐体验。力传感器90的力反馈的交互模式，不只是在专门设计的用于训练或康复的应用软件中开启，而且在使用任何应用时都开启，并且与按键61等结合，达到在娱乐和社交时，也无时无刻不进行锻炼或训练。
[0119] 控制系统80能够根据力传感器90检测的力，控制灯具20改变发光颜色和/或发光方式。灯具20显示机械臂交互力量的视觉反馈。
[0120] 灯具20的发光颜色可以由力传感器90检测到的力的大小决定。作为本申请的一些可选实施方式，红色代表力量大于标准力量，蓝色代表力量小于标准力量。当力量大于标准力量时，灯具20亮红色，并且力量越大，颜色越红。当力量小于标准力量时，灯具20亮蓝色，并且力量越小，颜色越蓝。
[0121] 灯具20的发光方式由力传感器90检测到的力的方向决定，这里为了便于理解将力的方向转换为手柄60的运动方向。灯具20具有方向显示功能，类似于汽车的流水转向灯：当手柄60向左移动时，灯具20的左半边向左闪烁；当手柄60向右移动时，灯具20的右半边向右闪烁；当手柄60向前(远离人体，靠近灯具20)移动时，灯具20的两侧部分均向两边闪烁；当手柄60向后(接近人体，远离灯具20)时，灯具20的两侧部分均向中间闪烁。需要指出的是，这里的左右是指图4中所示的左右方向。
[0122] 控制系统80能够根据屏幕30显示画面，控制喇叭23发声，以为用户提供听觉体验，丰富用户的娱乐和社交体验效果。
[0123] 控制系统80能够控制摄像头41摄像，以为用户社交提供便利。
[0124] 在本申请的一些实施方案中，每个驱动组件包括电机73、减速器74和编码器75，控制系统80分别与电机73和编码器75电连接，控制系统80能够根据第一驱动组件71的编码器75和第二驱动组件72的编码器75采集的数据计算手柄60的位置，并控制在屏幕30上显示与手柄60的位置对应的指示符。通过第一驱动组件71的编码器75实现大臂40的转动角度的检测、通过第二驱动组件72的编码器75实现小臂50的转动角度的检测，控制系统80能够根据两个驱动组件的编码器75采集的数据计算手柄60的位置，并在屏幕30上显示与手柄60的位置对应的指示符，以实现人机交互。
[0125] 请参照图6，其为本申请一些实施例示出的小臂50的结构示意图。小臂50形成有上下贯通的透视槽52，透视槽52设置于小臂50与大臂40的连接处及小臂50与手柄60的连接处之间，透视槽52的设计，减少了对用户的视觉遮挡，又保证了产品(小臂50)功能强度。小臂50的透视槽52两侧的臂体内部可以埋线，便于力传感器90的连接线和按键61的连接线与控制系统80连接。
[0126] 在本申请的一些实施方案中，手柄60采用人机工程学设计，使用户能够轻松自如的抓握和操作。手柄60包括筒体62和杆部63，筒体62(如图3所示)可转动地套设于杆部63(如图6所示)的外部，筒体62与杆部63转动配合，筒体62能够旋转以适应用户在使用过程中的运动状态，极大地提升了用户的人机交互体验。
[0127] 请参照图7，其为本申请一些实施例示出的力传感器90与手柄60的连接示意图。手柄60连接于力传感器90的上方，手柄60与机械臂的力交互通过力传感器90反馈用户的运动趋势。
[0128] 请参照图8，其为本申请一些实施例示出的力传感器90的爆炸图。力传感器90包括X方向力传感元件91、Y方向力传感元件92、XY力传感元件连接件93、X方向力传感元件连接件94、Y方向力传感元件连接件95。X方向力传感元件91与Y方向力传感元件92通过XY力传感元件连接件93连接，X方向力传感元件91与小臂50通过X方向力传感元件连接件94连接，Y方向力传感元件92与手柄60通过Y方向力传感元件连接件95连接。通过XY力传感元件连接件93实现X方向力传感元件91和Y方向力传感元件92的连接，保证力传感元件(X方向力传感元件91和Y方向力传感元件92的统称，下文相同)的连接稳定；通过X方向力传感元件连接件94和Y方向力传感元件连接件95，实现力传感器90与小臂50和手柄60的连接，便于力传感元件的更换与维修。
[0129] XY力传感元件连接件93包括相互垂直的第一连接部931和第二连接部932。第一连接部931的内壁设置有第一卡槽9311和第二卡槽9312，第一卡槽9311与X方向力传感元件91对应，X方向力传感元件91设置于第一卡槽9311内；第二卡槽9312与Y方向力传感元件92对应，Y方向力传感元件92设置于第二卡槽9312内。第一连接部931上开设有与X方向力传感元件91对应的第一定位孔9313，X方向力传感元件91上开设有与第一定位孔9313对应的第一螺纹孔(图中未示出)，X方向力传感元件91与第一连接部931通过穿设于第一定位孔9313和第一螺纹孔内的第一螺栓9314连接。第二连接部932的内壁设置有第三卡槽9321和第四卡槽9322，第三卡槽9321与X方向力传感元件91对应，X方向力传感元件91设置于第三卡槽9321内；第四卡槽9322与Y方向力传感元件92对应，Y方向力传感元件92设置于第四卡槽
9322内。第二连接部932上开设有与Y方向力传感元件92对应的第二定位孔9323，Y方向力传感元件92上开设有与第二定位孔9323对应的第二螺纹孔921，Y方向力传感元件92与第二连接部932通过穿设于第二定位孔9323和第二螺纹孔921内的第二螺栓9324连接。
[0130] X方向力传感元件连接件94包括第三连接部941和第四连接部942，第三连接部941与小臂50连接，第四连接部942与X方向力传感元件91。第三连接部941位于X方向力传感元件91的下方，第三连接部941开设有用于与小臂50连接的第三螺纹孔9411，第三连接部941与小臂50通过第三螺栓(图中未示出)连接，便于装配与拆卸。第四连接部942与第一连接部931相对设置，第四连接部942的内壁设置有与X方向力传感元件91对应的第五卡槽9421，X方向力传感元件91设置于第五卡槽9421内。第四连接部942开设有第三定位孔9422，X方向力传感元件91开设有与第三定位孔9422对应的第四螺纹孔911，第四连接部942与X方向力传感元件91通过穿设于第三定位孔9422和第四螺纹孔911内的第四螺栓9423连接。
[0131] Y方向力传感元件连接件95包括第五连接部951和第六连接部952，第五连接部951与手柄60连接，第六连接部952与Y方向力传感元件92连接。第五连接部951位于Y方向力传感元件92的上方，第五连接部951开设有用于连接手柄60的第五螺纹孔9511，第五连接部951与手柄60通过第五螺栓(图中未示出)连接，便于装配与拆卸。第六连接部952与第二连接部932相对设置，第六连接部952的内壁设置有与Y方向力传感元件92对应的第六卡槽
9521，Y方向力传感元件92设置于第六卡槽9521内。第六连接部952开设有第四定位孔(图中未示出)，Y方向力传感元件92开设有与第四定位孔对应的第六螺纹孔(图中未示出)，第五连接部951与Y方向力传感元件92通过穿设于第四定位孔和第六螺纹孔内的第六螺栓9522连接。
[0132] 在一操作过程中，用户手握手柄60，第一驱动组件71和/或第二驱动组件72工作时，手柄60能够相对于基座10在XY平面内移动，通过第一驱动组件71和第二驱动组件72的驱动，提供辅助或阻碍用户移动手柄60的力反馈，实现用户上肢的康复训练或锻炼。通过力传感器90实现力反馈，能够感知用户的运动趋势，以便于后台处理器根据检测数据，掌握用户的恢复情况。当启动娱乐和社交功能时，屏幕30上显示娱乐和社交模式的界面，用户与屏幕30进行人机交互，配合手柄60上的按键61和大臂40端部的摄像头41，提高娱乐和社交体验效果；力传感器90始终处于工作状态，实现在娱乐和社交的同时，也始终进行康复训练或锻炼。
[0133] 该交互式机器人100，既能够实现用户的上肢康复训练及锻炼，还能够实现人机交互，并且整机结构简单，第一驱动组件71设置于基座10上，第二驱动组件72设置于大臂40内，使得整机结构紧凑，体积小，便于整机的移动，满足用户的随时随地使用需求。
[0134] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
[0135] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
