[发明专利]关节力和关节力矩的反馈估计

权利要求书

1.一种用于确定系统中的目标关节的估计的关节负载的方法，该方法包括如下步骤：

获取系统的片段的运动学数据，所述片段包括所述目标关节；

至少使用运动学数据来计算第一加速度；

执行逆动力学分析以确定估计的关节负载，其中逆动力学分析至少使用所述第一加速度；以及

使用估计的关节负载执行前向动力学分析，来确定所述目标关节的模拟运动学数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中，运动学数据包括质心坐标和关节角。

3.如权利要求1所述的方法，其中，通过迭代地估计连续的关节负载直到到达目标关节，逆动力学分析确定目标关节的估计的关节负载。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：获得系统的输入力，其中逆动力学分析至少使用所述第一加速度和输入力。

5.如权利要求4所述的方法，其中，输入力包括地面反作用力。

6.如权利要求4所述的方法，还包括：

使用输入力来估计紧邻的关节负载；以及

重复进行估计，直到紧邻的关节为目标关节。

7.如权利要求4所述的方法，其中，输入力作用于系统的片段的接触点上。

8.如权利要求4所述的方法，其中，输入力包括内力和内力矩的至少一个。

9.如权利要求4所述的方法，其中，输入力包括关节力矩。

10.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一加速度的步骤进一步包括：

计算误差值，该误差值表示模拟运动学数据和运动学数据之间的差异；以及

将反馈增益应用于误差值。

11.如权利要求10所述的方法，其中，反馈增益包括位置反馈增益和速度反馈增益的至少一个。

12.如权利要求1所述的方法，其中，执行前向动力学分析的步骤进一步包括进行积分以确定模拟运动学数据。

13.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述第一加速度的步骤还使用模拟运动学数据的反馈。

14.如权利要求1所述的方法，其中，执行逆动力学分析的步骤还使用模拟运动学数据的反馈。

15.如权利要求1所述的方法，其中，执行前向动力学分析的步骤还使用模拟运动学数据的反馈。

16.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：

至少使用所述系统的第二关节的运动学数据来计算第二加速度；

至少使用第二加速度和估计的关节负载来执行逆动力学分析，以确定第二估计的关节负载；以及

使用第二估计的关节负载执行前向动力学分析，以确定所述第二关节的第二模拟运动学数据。

17.如权利要求10所述的方法，其中，计算所述第一加速度的步骤还包括以下步骤：

确定获得临界衰减响应的反馈增益。

18.一种用于确定系统中的目标关节的估计的关节负载的设备，该设备包括：

误差校正控制器，用于至少使用所述系统的片段的运动学数据来计算第一加速度，所述片段包括目标关节；

逆动力学模块，用于至少使用所述第一加速度来确定估计的关节负载；以及

前向动力学模块，用于至少使用估计的关节负载来确定所述目标关节的模拟运动学数据。

19.如权利要求18所述的设备，其中，误差校正控制器包括：微分模块，用于从模拟运动学数据和运动学数据中产生误差值，并且其中误差校正控制器用于通过将反馈增益应用于误差值来确定所述第一加速度。

20.如权利要求19所述的设备，其中，反馈增益包括位置反馈增益和速度反馈增益的至少一个。

21.如权利要求18所述的设备，其中，所述估计的关节负载随后被用作所述逆动力学模块的输入。

22.如权利要求18所述的设备，其中，误差校正控制器接收模拟运动学数据作为反馈。

23.如权利要求18所述的设备，其中，逆动力学模块接收模拟运动学数据作为反馈。