[發(fā)明專利]基于UG和ADAMS步態(tài)康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910064520.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN109726511B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲明輝;余蔚;趙倩倩;陳琳;梁旭斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G16H20/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于UG和ADAMS步態(tài)康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立步態(tài)康復(fù)機(jī)器人模型：在UG環(huán)境中建立步態(tài)康復(fù)機(jī)器人模型，并將UG中的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，刪掉對(duì)步態(tài)康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)沒有影響的特征，然后將簡(jiǎn)化模型轉(zhuǎn)換成*.X_T格式導(dǎo)入到ADAMS中；

步驟二：在ADAMS中對(duì)步態(tài)康復(fù)機(jī)器人簡(jiǎn)化模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)：通過定義設(shè)計(jì)變量Design Variable，實(shí)現(xiàn)輸入變量的參數(shù)化，所述輸入變量包括大腿腿長(zhǎng)和小腿腿長(zhǎng)；

步驟三：在ADAMS中對(duì)步態(tài)康復(fù)機(jī)器人參數(shù)化模型添加約束：首先，建立步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的機(jī)身坐標(biāo)系，以水平放置的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人床板的中心為全局坐標(biāo)系的中心，沿著小腿桿的方向?yàn)閄方向，Y方向垂直于床板豎直向下，重力方向沿著Y軸正方向，XY平面為步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向；其次，在步態(tài)康復(fù)機(jī)器人右髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸中心處建立一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)Marker1,其方向與步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的全局坐標(biāo)系的方向一樣，在Marker1處建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)副Joint1,旋轉(zhuǎn)副Joint1繞著全局坐標(biāo)系的Z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，髖關(guān)節(jié)在全局坐標(biāo)系XY平面擺動(dòng)；然后，在步態(tài)康復(fù)機(jī)器人右膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸中心處建立一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)Marker2,其方向與步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的全局坐標(biāo)系的方向相同，在Marker2處建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)副Joint2，旋轉(zhuǎn)副Joint2繞著全局坐標(biāo)系的Z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)副Joint1的方向一樣，膝關(guān)節(jié)在全局坐標(biāo)系XY平面擺動(dòng)；最后，由于步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的左右肢的運(yùn)動(dòng)機(jī)理基本相同，所以左髖關(guān)節(jié)的建模方法和右髖關(guān)節(jié)的建模方法相同，左膝關(guān)節(jié)的建模方法和右膝關(guān)節(jié)的建模方法相同；

步驟四：確定步態(tài)康復(fù)機(jī)器人小腿末端軌跡方程：步態(tài)康復(fù)機(jī)器人有多種運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)模式的選擇決定小腿末端的軌跡，小腿末端軌跡方程由小腿末端的軌跡確定；當(dāng)步態(tài)康復(fù)機(jī)器人的腿部在XY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述小腿末端軌跡方程是關(guān)于X和Y的參數(shù)方程；

步驟五：步態(tài)康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度的求解：在步態(tài)康復(fù)機(jī)器人小腿末端處添加一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)小腿末端軌跡方程設(shè)置一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的參考點(diǎn)，選擇驅(qū)動(dòng)類型為位移驅(qū)動(dòng)，將所述步驟四中的參數(shù)方程分別添加到一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)X和Y方向的驅(qū)動(dòng)函數(shù)中，進(jìn)行仿真求解，得到髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)角度數(shù)據(jù)，并將從ADAMS后處理導(dǎo)出的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)角度數(shù)據(jù)由角度制換算為弧度制后轉(zhuǎn)換為文本文件格式；

步驟六：對(duì)求解出的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證：首先，失效所述步驟五中小腿末端處的一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，并在髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)副處添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，在膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)副處添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將髖關(guān)節(jié)txt格式的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)以B樣條曲線的形式添加到的髖關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)中，將膝關(guān)節(jié)txt格式的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)以B樣條曲線的形式添加到膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)中；最后，進(jìn)行仿真分析，并追蹤小腿末端的軌跡，判斷小腿末端的軌跡是否與規(guī)劃的軌跡相同。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于UG和ADAMS步態(tài)康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度確定方法，其特征在于，所述步驟二中對(duì)步態(tài)康復(fù)機(jī)器人簡(jiǎn)化模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，是將不同病患的大腿和小腿的實(shí)際長(zhǎng)度作為輸入變量。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于UG和ADAMS步態(tài)康復(fù)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度確定方法，其特征在于，所述步驟三中運(yùn)動(dòng)模式至少包括圓周運(yùn)動(dòng)模式、橢圓運(yùn)動(dòng)模式、圓弧運(yùn)動(dòng)模式和直線運(yùn)動(dòng)模式；所述運(yùn)動(dòng)模式?jīng)Q定所述步驟四中步態(tài)康復(fù)機(jī)器人小腿末端的軌跡，運(yùn)動(dòng)模式不同所產(chǎn)生的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人小腿末端軌跡也會(huì)不一樣；所述步態(tài)康復(fù)機(jī)器人小腿末端的軌跡至少包括圓周、橢圓、圓弧和直線。