[发明专利]基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法及系统，包括：步骤S1：采集电机信息，获取电机数据采集结果信息；采集电机信息、肢体姿态信息、人机交互力信息，获取电机采集结果信息、肢体姿态采集结果信息、人机交互力采集结果信息；步骤S2：采集肢体姿态信息，获取肢体姿态采集结果信息；步骤S3：采集人机交互力信息，获取人机交互力采集结果信息；步骤S4：获取力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息；本发明采用弹性元件与执行机构并联，持续保持负载不发生突变，克制传动抖动现象，实现控制的被动柔顺。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体地，涉及一种基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法及系统。

背景技术

当前的外骨骼机器人一定程度上能实现对人的辅助作用，帮助人完成某个动作，但在和人体运动的同步性或协调性上，依然不足，对人体助力的大小及运动位置跟随无法协调匹配。其技术缺陷不仅受限于生产技术水平，也涉及到传感与控制技术，是制约外骨骼技术发展的瓶颈问题。

在生产技术水平上，主要体现在传动机构(包括电机齿轮等)生产精度不够高或配合尺寸欠紧凑产生的传动间隙，导致机构运动柔顺性不佳，体现在外骨骼的助力抖动等不柔顺现象；在传感及控制技术方面，主要体现在传感器种类、位置布置等不足无法全面且真实地感知人体运动状态，使控制算法无法控制外骨骼机器人柔顺地跟随人体运动，使控制效果不佳。

专利文献CN210998703U公开了一种柔性可离合外骨骼关节致动器，安装于与人体下肢的平行并联的矫形器外骨骼的大腿和小腿之间，用于提供关节非使能状态时的被动顺应性和单边出线的结构，包括：内部安装有电机定子的电机底座、设置于电机定子内部的电机转子、依次连接的输出部和减速器以及贯穿电机定子、减速器和输出部的旋转部，其中，输出部包括：输出盘、外圈转角反馈板、第一磁环、多个磁编码线性传感、小腿锁紧连接盘、碟簧以及关节绝对转角反馈杆，减速器包括：小腿连接盘、减速器刚轮、减速器柔轮以及减速器波发生器，旋转部包括：转子连接件、轴承组、中空定心轴以及关节绝对运动反馈轴。该专利并在流程步骤构造和技术效果上仍然有待提高的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法及系统。

根据本发明提供的一种基于弹性元件的外骨骼关节力位复合柔顺控制方法，包括：

步骤S1：根据电机数据采集控制信息，采集电机信息，获取电机数据采集结果信息；步骤S2：根据肢体姿态采集控制信息，采集肢体姿态信息，获取肢体姿态采集结果信息；步骤S3：根据人机交互力采集控制信息，采集人机交互力信息，获取人机交互力采集结果信息；步骤S4：根据电机数据采集结果信息、肢体姿态采集结果信息、人机交互力采集结果信息，获取力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息；所述力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息能够形成力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制。

优选地，所述步骤S4包括：

步骤S4.1：根据力位复合的外骨骼关节助力的主动柔顺控制信息，采用弹性元件与执行机构并联的方式，对关节助力结构产生持续的负载力矩。

克服因传动机构间隙(含电机齿轮间隙、执行机构间隙等)或绑缚结构柔性造成载荷急剧突变而引起助力抖动的不柔顺现象，实现关节助力的被动柔顺控制。

优选地，所述步骤S1包括：步骤S1.1：采用具有智能步态识别及人体运动意图判别能力的智能控制算法模型，智能控制算法模型的输入量包括：电机的输出力信息，电机位置信息；所述电机数据采集结果信息包括：电机的输出力信息，电机位置信息。

优选地，所述步骤S2包括：步骤S2.1：采用具有智能步态识别及人体运动意图判别能力的智能控制算法模型，智能控制算法模型的输入量包括：肢体姿态采集结果信息。