[發明專利]機器人主被動混合控制方法、系統、電子設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202110459875.8
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113110480A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 徐穎俊;鄧楊;張南南;范淵杰;郭鳳仙
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;張冉

本發明提供一種機器人主被動混合控制方法、系統、電子設備及存儲介質，該方法包括：根據目標運動完成時間，在所述目標起點與目標終點之間確定一條沿X軸方向和Y軸方向的理想運動軌跡；根據所述理想運動軌跡、以及所述機器人關節的剛度和阻尼，獲取所述機器人關節的目標作用力；根據所述目標作用力，控制所述機器人關節進行相應的運動；獲取能夠表征用戶運動能力的目標運動特征；根據所述目標運動特征，調節所述機器人關節的剛度，并返回所述獲取所述機器人關節的目標作用力的步驟。本發明能夠解決現有技術中在主動模式下用戶主動力量較弱時機器人無法提供有效的額外助力、以及在被動模式下缺乏柔性的問題。

技術領域

本發明涉及機器人控制技術領域，尤其涉及一種機器人主被動混合控制方法、系統、電子設備及存儲介質。

背景技術

上肢康復機器人通過輔助患者進行科學、有效地康復訓練，來恢復患者的運動功能。目前的康復機器人一般采用主動或者被動單一訓練模式進行訓練。在實際康復訓練過程中，發明人發現現有康復機器人仍然存在較多的問題，其中最為關鍵的問題表現在以下三個方面：

(1)在主動訓練模式下，對用戶有一定的肌力要求，才能夠使用康復機器人進行康復訓練。現有康復機器人無法在主動訓練時提供有效的額外助力，若用戶主動力量較弱，則可能導致無法進行完整的康復訓練。

(2)在被動訓練模式下，通常采用位置控制方法對機器人進行訓練，該方法僅關注運動訓練的起點和終點，忽略了人體交互力的影響，使得整個訓練過程都是“僵硬”的感覺，缺乏柔性。

(3)缺乏定量化標準評價來判斷用戶的運動能力。主要是因為未設計有效的量化指標，以從多個角度對用戶訓練過程中的運動能力進行有效地判斷和評價，從而無法實現主被動混合控制策略。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機器人主被動混合控制方法、系統、電子設備及存儲介質，以解決現有技術中在主動模式下用戶主動力量較弱時機器人無法提供有效的額外助力、以及在被動模式下缺乏柔性的問題。

為了實現上述目的，本發明提供一種機器人主被動混合控制方法，該方法包括：

根據目標運動完成時間，在所述目標起點與目標終點之間確定一條沿X軸方向和Y軸方向的理想運動軌跡，所述理想運動軌跡包括所述機器人關節在各時刻對應的理想位置，其中，X軸方向為垂直于所述目標起點與目標終點所在直線的方向，Y軸方向為平行于所述目標起點與目標終點所在直線的方向；

根據所述理想運動軌跡、以及所述機器人關節的剛度和阻尼，獲取所述機器人關節的目標作用力；

根據所述目標作用力，控制所述機器人關節進行相應的運動；

獲取能夠表征用戶運動能力的目標運動特征；

根據所述目標運動特征，調節所述機器人關節的剛度，并返回所述根據所述理想運動軌跡、以及所述機器人關節的剛度和阻尼，獲取所述機器人關節的目標作用力的步驟。

在本發明一個優選實施例中，所述獲取能夠表征用戶運動能力的目標運動特征，包括：

獲取所述機器人關節的沿X軸方向的平均絕對功率、以及沿X軸方向的位置均方根；

所述根據所述目標運動特征，調節所述機器人關節的剛度，包括：

當所述沿X軸方向的平均絕對功率大于第一功率閾值，且所述沿X軸方向的位置均方根大于第一偏差閾值時，減小所述機器人關節的平行于Y軸方向的剛度；

當所述沿X軸方向的平均絕對功率小于第二功率閾值，且所述沿X軸方向的位置均方根小于第二偏差閾值時，增大所述機器人關節的平行于Y軸方向的剛度。

在本發明一個優選實施例中，所述獲取能夠表征用戶運動能力的目標運動特征，包括：

獲取所述機器人關節的運動速度；