[发明专利]基于阻抗控制的康复机器人

权利要求书

1.一种基于阻抗控制的康复机器人，包括传感系统、控制系统和驱动系统，所述控制系统用于接收传感系统发送的信号，并将接收的信号生成控制指令信息；所述驱动系统用于接收控制系统发送的控制指令信息，并根据控制指令进行动作；其特征在于，

所述传感系统，用于监测肢体的异常肌肉活动信号；

所述控制系统，用于控制所述驱动系统按第一预定的运动轨迹进行动作，当所述传感系统监测到所述肢体的异常肌肉活动信号，则所述控制系统通过计算后确定当前的运动轨迹，并控制所述驱动系统根据所述当前的运动轨迹进行动作；当所述传感系统监测到所述肢体的异常肌肉活动信号消失，则将所述当前的运动轨迹通过预定的时间偏置的方式调整为第二预定的运动轨迹；

如果所述传感系统没有监测到所述肢体的异常肌肉活动信号，则控制系统控制驱动系统将所述肢体按所述第一预定的运动轨迹对应的有向路径进行训练；

查找所述有向路径的位置序列中与当前位置距离最近的位置；

如果所述当前位置与所述最近的位置的距离小于第一阈值时，则确定关节参考位置；

所述肢体的异常肌肉活动信号具体为所述肢体的肌肉异常收缩生成关节力矩，所述将所述肢体按所述第一预定的运动轨迹对应的有向路径进行训练包括：

根据下式计算所述有向路径：

Q_s:{q_i＝[q_i,1q_i,2]^T|i＝1,...,L}

其中，Q_s为所述有向路径的位置序列，q_i为Q_s的第i个元素，q_i,j为q_i的第j个元素，L为Q_s中元素的个数；

将笛卡尔空间的末端轨迹在其定义域内等间隔地均匀离散化，然后利用逆向运动方程将末端序列转换到关节空间；当任务训练是一个循环运动时，Q_s将被设定在一个运动周期内，当训练任务是一个往返运动时，Q_s将被设定在半个运动周期内。

2.根据权利要求1所述的康复机器人，其特征在于，所述查找所述有向路径的位置序列中与当前位置距离最近的位置包括：

根据下式计算所述最近的位置的序列号：

i^*＝argmin_{i＝1,...,L-1}||q_i-q||

其中，i^*为最近位置的序列号，q为当前位置，为与当前位置距离最近的位置。

3.根据权利要求2所述的康复机器人，其特征在于，如果所述当前位置与所述最近的位置的距离小于第一阈值时，则确定关节参考位置包括：

根据下式计算所述关节参考位置：

当τ_h＝0且

其中，q_r为所述关节参考位置，是上一时刻的参考位置，i^-为所述位置序列的序号，τ_h为所述关节力矩，q_th为所述第一阈值，为与当前位置距离最近的位置。

4.根据权利要求1所述的康复机器人，其特征在于，所述控制系统确定当前的运动轨迹的方法为：

如果所述传感系统监测到所述肢体的异常肌肉活动信号，则根据所述关节力矩的方向确定所述关节参考位置；

所述关节力矩通过阻抗方程获取所述当前的运动轨迹的调整量；

根据所述调整量确定所述当前的运动轨迹。

5.根据权利要求4所述的康复机器人，其特征在于，所述根据所述关节力矩的方向确定所述关节参考位置包括：

根据下式计算所述关节参考位置：

当τ_h≠0

其中，q_r为所述关节参考位置，τ_h为所述关节力矩。