[發明專利]一種基于康復訓練機器人的阻抗自適應的運動控制方法

有效

• 申請號: 201110225357.6
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102306029A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 宋愛國;王楠;李會軍;柯欣;吳常鋮;李曉鵬;崔建偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及康復訓練機器人自動控制領域，尤其是關于一種基于康復訓練機器人的阻抗自適應的運動控制方法。

背景技術

當今社會中，腦中風是嚴重威脅中老年人身體健康的疾病，發病率有逐年上升的趨勢。這種疾病引發了患者肢體運動功能的喪失及相關并發癥。尤其是上肢運動功能的喪失，極大地影響了患者日常生活的能力。而醫學實驗表明，如果在治療初期就輔助以康復訓練，則肢體機能恢復的可能性是極大的。目前，國內已經有很多研究機構致力于研制一種高效可高的康復訓練機構。

因為康復訓練機器人的直接作用目標為病人的患肢，后者具有質量、剛度等各種參數的不可預知和可變性，而且及其容易因為康復訓練不當，造成二次傷害。所以研制一種阻抗自適應機制，使其能夠對其肢體作用力進行感知，適應和跟隨，實現人機系統力和位置動態關系的柔順性控制就變的尤為重要。

發明內容

本發明為了解決在康復訓練機器人的控制中如何能夠對患肢力學特性進行感知、適應和跟隨，實現人機系統力和位置動態關系的柔順性控制而提出一種康復訓練機器人的使用安全性的基于康復訓練機器人的阻抗自適應的運動控制方法。

一種基于康復訓練機器人的阻抗自適應的運動控制方法，包括如下步驟：

步驟1采用力傳感器得到患肢的作用力f_h，采用位置傳感器得到患肢的位置θ_h，再由在線辨識器根據患肢的作用力f_h和位置θ_h計算出患肢的等效質量參數M_h、等效阻尼參數B_h和等效剛度參數K_h，計算患肢的等效質量參數M_h、等效阻尼參數B_h和等效剛度參數K_h的方法是：

利用力傳感器和位置傳感器對患肢的作用力f_h和位置θ_h進行采樣，采樣次數為N次，且N＞3，再根據患肢的動力學模型，采用最小二乘法就獲得患肢阻抗參數M_h、B_h和K_h的在線評估值，患肢的動力學模型為：

fh=Mhθ··h+Bhθ·h+Khθh]]>

M_h、B_h、K_h分別為患肢的等效質量、阻尼和剛度，θ_h，分別表示患肢的角度、角速度以及角加速度，為θ_h的一階導數，為θ_h的二階導數，

步驟2利用患肢的等效質量參數M_h、等效阻尼參數B_h和等效剛度參數K_h的變化量ΔM_h、ΔB_h及ΔK_h，對比例-微分-積分控制器進行修正并計算得到u(t)，所述的比例-微分-積分控制器為：