[發明專利]一種柔索驅動腰部康復機器人狀態區間響應域預測方法

有效

• 申請號: 202010522807.7
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111631914B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李元;訾斌;周斌;陳兵;孫智;楊正蒙
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;A61H1/02;G06F17/16
• 代理公司: 合肥三川專利代理事務所(普通合伙) 34150
• 代理人: 李霞

1.一種柔索驅動腰部康復機器人狀態區間響應域預測方法，其特征在于：按如下步驟進行：

步驟一：根據柔索驅動腰部康復機器人幾何模型，建立其訓練過程中的角度狀態響應方程，獲取角度狀態響應與柔索驅動腰部康復機器人參數間的對應關系；

步驟二：進一步地，將由步驟一獲得的柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應方程轉換為柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應等效方程；引入柔索驅動腰部康復機器人的不確定區間參數，建立帶有區間參數模型的柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應區間等效方程，獲取柔索驅動腰部康復機器人系統的區間向量、區間矩陣及角度狀態響應區間向量；

步驟三：基于攝動理論根據一階泰勒級數性質對柔索驅動腰部康復機器人區間向量及區間矩陣在所引入區間向量的均值處近似展開，獲取柔索驅動腰部康復機器人的區間向量和區間矩陣的中點值及變化區間；

步驟四：將步驟三中得到的近似展開表達式代入步驟二的柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應區間等效方程，并根據攝動理論得到柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應中點值及變化區間半徑；

步驟五：結合步驟四，根據區間攝動法，獲取柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應區間向量的上下界值；

步驟六：根據步驟五計算出的柔索驅動腰部康復機器人角度狀態響應區間向量的變化范圍，將步驟五所計算出的角度狀態響應區間向量作為中間變量，結合蒙特卡羅方法計算柔索驅動腰部康復機器人參與訓練人體下肢受影響最小時的受力狀態響應范圍，以解決柔索驅動腰部康復機器人作為冗余機構的求解復雜問題；

步驟七：結合步驟五和步驟六，即可獲取柔索驅動腰部康復機器人角度及受力狀態區間響應域。

2.根據權利要求1所述的柔索驅動腰部康復機器人狀態區間響應域預測方法，其特征在于：所述柔索驅動腰部康復機器人的幾何模型包括有主框架(1)，所述主框架(1)的底端部懸掛有可移動的下肢訓練平臺(3)，所述下肢訓練平臺(3)的移動通過其兩側的柔索(5)驅動，所述下肢訓練平臺(3)的上端面可供待康復的康復人體(6)站立，康復人體(6)的腰部通過連接架(2)固定在主框架(1)上，所述柔索(5)通過驅動器(4)驅動下肢訓練平臺(3)帶動康復人體(6)進行康復訓練試驗。

3.根據權利要求2所述的柔索驅動腰部康復機器人狀態區間響應域預測方法，其特征在于：將參與訓練的人體下肢考慮為桿件，其長度為H且一端垂直固定在所述下肢訓練平臺(3)表面，另一端球鉸連接在人體盆骨上，人體盆骨固定在主框架(1)上；所述下肢訓練平臺(3)由四根柔索(5)牽引，所述柔索(5)的連接處均為球鉸，其一端分別穿過對應的主框架(1)上的滑輪固定連接在對應的驅動器(4)上，另一端分別連接在下肢訓練平臺(3)的四個拐角上。