[发明专利]基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法

说明书

本发明涉及外骨骼机器人控制技术领域，尤其涉及基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法，包括如下步骤：S1、提供配有运动意图识别装置的欠驱动康复机器人，确定驱动电机的数量和关节驱动盘数目；S2、确定各关节驱动盘间的位置关系；S3、确定各关节驱动盘的连杆参数表；S4、确定运动意图识别装置与驱动盘的位置关系；S5、将力矢量转换成各关节的力和力矩的合成矢量；S6、计算出肩关节以下各个关节的轴向力矩；S7、求出关节空间到驱动空间的投影矩阵；S8、组成关节轴的力矩矢量并乘以投影矩阵得到驱动电机的转速矢量。本发明通过压力传感器获取患者的运动意图，并计算出驱动电机的速度，对患者的运动做出响应，同时降低了成本。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人控制技术领域，尤其涉及基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法。

背景技术

目前的上肢康复机器人主要有三种类型，第一种是基于末端引导康复机器人，第二类是外骨骼康复机器人，第三类是上述两种类型的组合。第一种康复机器人只能实现手或前臂的康复训练；第二种康复机器人克服了第一种的弊端，但是由于机器人可能会使患者运动到一个不舒适的位型，所以存在安全隐患；而第三种康复机器人也没能完全避开前两者的不足。

大部分的康复机器人仅能完成被动训练任务，无法根据患者的主动意图完成主动康复训练。同时，能够实现主动运动的康复机器人都是依靠六维力传感器来识别患者的运动意图，虽然识别精度较高，但由于六维力传感器的价格高昂，会导致成本的大幅度上涨。为此，我们提出基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法，具有通过压力传感器获取患者的运动意图，并将运动意图转换成关节的力矩以获取驱动电机的速度，以实现机械臂对患者的运动做出响应，性价比高的特点，解决了现有的六维力传感器识别患者的运动意图，虽然识别精度较高，但由于六维力传感器的价格高昂，会导致成本的大幅度上涨的问题。

本发明提供如下技术方案：基于压力传感器识别运动意图的康复机器人的控制方法，包括如下步骤：

S1、提供一个欠驱动康复机器人，所述欠驱动康复机器人的肩部配有运动意图识别装置，并确定欠驱动康复机器人驱动电机的数量和关节驱动盘数目；

S2、根据所述欠驱动康复机器人的关节驱动盘数目确定各关节驱动盘间的位置关系；

S3、根据所述欠驱动康复机器人的关节驱动盘数目确定各关节驱动盘的连杆参数表；

S4、确定运动意图识别装置与驱动盘的位置关系；

S5、将所述运动意图识别装置的压力传感器采集到的力矢量转换成各关节的力和力矩的合成矢量；

S6、根据耦合关系，用肩关节位置的驱动盘力矩矢量计算出肩关节以下各个关节的轴向力矩；

S7、根据所述欠驱动康复机器人的耦合关系求出关节空间到驱动空间的投影矩阵；

S8、将上述得到的力和力矩矢量中的各个关节驱动盘的轴向力矩单独取出组成关节轴的力矩矢量并乘以投影矩阵得到驱动电机的转速矢量，即得到所需控制的驱动电机转速。

优选的，所述关节驱动盘的数量是五个，分别是第一驱动盘、第二驱动盘、第三驱动盘、第四驱动盘和第五驱动盘。

优选的，所述运动意图识别装置上带有四个压力传感器，其中两个压力传感器与第二驱动盘的轴线平行，另外两个压力传感器与第三驱动盘平行，机械臂运动的过程中始终与最接近的关节轴的轴线保持同样的关节角θ1和θ2，且θ1+θ2＝90°。

优选的，所述驱动电机的数量为两个，分别是第一电机和第二电机。