[發(fā)明專利]一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910250335.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110279986A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋嶸;申志航
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: A63B23/08
• 分類號: A63B23/08;A63B21/00;A63B24/00;A63B71/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi);禹小明

1.一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取使用者運(yùn)動的主動肌和拮抗肌的sEMG(表面肌電信號)信號，將sEMG信號輸入關(guān)節(jié)力矩預(yù)測模型獲得使用者的關(guān)節(jié)力矩τ_ha(t)；

S2：將關(guān)節(jié)力矩τ_ha(t)輸入導(dǎo)納控制器中，得到期望位置q_d；

S3：利用平滑化模型基于期望位置q_d建立期望軌跡q_d(t)，對q_d(t)依次微分，獲得到期望速度v_d(t)和期望加速度a_d(t)；

S4：獲取機(jī)器人關(guān)節(jié)實(shí)際軌跡q(t)，速度v(t)和加速度a(t)，將期望軌跡q_d(t)，期望速度v_d(t)，期望加速度a_d(t)和實(shí)際軌跡q(t)，實(shí)際速度v(t)和實(shí)際加速度a(t)輸入到多環(huán)控制器中，得到機(jī)器力矩τ_rob(t)，將其輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，所述的S2中導(dǎo)納控制器設(shè)計(jì)為其中τ_ha為使用者的關(guān)節(jié)力矩，B和K分別為關(guān)節(jié)阻尼和剛度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，S3中的平滑化模型設(shè)計(jì)為

q_d(t)＝a+b(t-t_i)+c(t-t_i)²+d(t-t_i)³+e(t-t_i)⁴+f(t-t_i)⁵，t∈[t_i，t_f]，其中t_i和t_f分別表示動作初始時(shí)間和末尾時(shí)間，a-f為常系數(shù)；當(dāng)t＝t_f時(shí)，有q_d(tf)＝q_d。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，所述的S4中的多環(huán)控制器設(shè)計(jì)為三環(huán)控制器，包括有加速度環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，所述的S4中的加速度環(huán)為其中τ_rob(t)為機(jī)器輸出力矩，a_c(t)為加速度指令并由速度環(huán)得到，a(t)為實(shí)際加速度，A_p和A_d為常系數(shù)；所述的速度環(huán)為其中v_c(t)為速度指令并由位置環(huán)得到，v(t)為實(shí)際速度，V_p和V_d為常系數(shù)；所述的位置環(huán)為v_c(t)＝P_p(q_d(t)-q(t))+V_fv_d(t)+A_fa_d(t)，其中q_d(t)，v_d(t)和a_d(t)為期望軌跡，期望速度和期望加速度，q(t)為實(shí)際位置，P_p，V_f和A_f為常系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于肌電信號的康復(fù)機(jī)器人控制方法，其特征在于，所述的S1中關(guān)節(jié)力矩預(yù)測模型，能夠根據(jù)sEMG信號獲得對應(yīng)的力矩τ_ha(t)，具體采用線性比例模型或肌肉骨骼模型進(jìn)行預(yù)測。