[發(fā)明專利]一種應用于運動輔助型外骨骼的合力場控制方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811191853.2 | 申請日： | 2018-10-12 |
| 公開（公告）號： | CN109262613B | 公開（公告）日： | 2021-02-09 |
| 發(fā)明（設計）人： | 崔翔;吳慶勛;王道臣;賈正偉;杜曉東;李鑫 | 申請（專利權）人： | 北京機械設備研究所 |
| 主分類號： | B25J9/16 | 分類號： | B25J9/16 |
| 代理公司： | 北京天達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11386 | 代理人： | 李明里;胡時冶 |
| 地址： | 100854 北京市海淀區(qū)永*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 應用于 運動 輔助 骨骼 力場 控制 方法 裝置 | ||
1.一種面向運動輔助型外骨骼的合力場控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
根據(jù)獲取的外骨骼給定位置運動軌跡和當前位置，計算當前位置和期望位置的位置誤差；
建立可視化合力場模型，依據(jù)所述位置誤差，利用合力場模型產(chǎn)生糾正位置誤差的力分量和牽拉所述外骨骼末端運動的力分量；
進行合力場輸出力控制，輸出助力輔助外骨骼運動；
所述可視化合力場模型為沿著所述給定位置運動軌跡的截面為圓形的管體空間；所述合力場模型輸出力包括法向力fn和切向力ft；
所述法向力fn為糾正位置誤差的力分量，方向沿軌跡線的法向方向用于糾正外骨骼的位置運動誤差，控制外骨骼的位置運動不偏離期望軌跡；
所述切向力ft為牽拉所述外骨骼末端運動的力分量，方向沿軌跡線的切向方向用于牽拉所述外骨骼末端運動，使外骨骼沿期望位置軌跡而運動；
所述法向力fn和切向力ft表示為式中a1為法向力比例系數(shù)、a2為切向力比例系數(shù)；S為合力場模型圓形截面的半徑；di為當前位置和期望位置的位置誤差；為當前期望位置pi到末位置pn距離與初始位置p0到末位置pn距離的比值。
2.根據(jù)權利要求1所述的合力場控制方法，其特征在于，所述當前位置和期望位置的位置誤差di＝Δpi＝|pi-p′i|，式中，當前位置p′i為外骨骼末端位置，期望位置pi為所述外骨骼給定位置運動軌跡上距離當前位置p′i最近點的位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的合力場控制方法，其特征在于，所述進行合力場輸出力控制包括：判斷外骨骼末端當前位置p′i與建立的合力場模型的位置關系；當位置誤差di＞S時，輸出助力F＝fn；當位置誤差di≤S，輸出助力F＝fn+ft。
4.一種面向運動輔助型外骨骼的合力場控制裝置，其特征在于，包括位置誤差計算模塊、合力場模塊和助力輸出模塊；
所述位置誤差計算模塊，用于計算外骨骼當前位置和期望位置的位置誤差；根據(jù)獲取的外骨骼給定位置運動軌跡和當前位置，計算當前位置和期望位置的位置誤差；
合力場模塊，與所述位置誤差計算模塊連接，用于建立可視化合力場模型，依據(jù)所述位置誤差，產(chǎn)生糾正誤差的力分量和牽拉所述外骨骼末端運動的力分量；所述可視化合力場模型為沿著所述給定位置運動軌跡的截面為圓形的管體空間；
助力輸出模塊，分別與所述位置誤差計算模塊和合力場模塊連接，用于控制合力場的輸出力，輔助外骨骼運動；
所述合力場模塊輸出的產(chǎn)生糾正誤差的力分量為法向力fn，牽拉所述外骨骼末端運動的力分量為切向力ft；所述法向力fn和切向力ft表示為：式中a1為法向力比例系數(shù)、a2為切向力比例系數(shù)；S為合力場模型圓形截面的半徑；di為當前位置和期望位置的位置誤差；當前期望位置pi到末位置pn距離與初始位置p0到末位置pn距離的比值。
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