[发明专利]一种康复机器人主动训练控制方法和装置

权利要求书

1.一种基于表面肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，该方法包括：

在重复性的训练过程中，采集相对应的两块肌肉的表面肌电信号，得到两通道表面肌电信号；

对采集到的两通道表面肌电信号进行预处理操作，得到周期性的表面肌电复合信号；

利用频率跟踪算法从所述表面肌电复合信号中提取频率和相位运动模式信息；

利用相位运动模式信息和正常人的运动轨迹在线生成期望运动轨迹，再根据轨迹跟踪误差控制机器人的输出力，所述机器人的输出力如下表示：

F(t)＝K(M(t)-N(t))

其中，K是控制系数，M(t)为期望运动轨迹，N(t)为训练者实际运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于：所述预处理操作包括全波整流及低通滤波获得幅值信号，两通道幅值信号相减得到表面肌电复合信号，作为频率跟踪算法的输入。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于：该方法适用于上肢训练机器人和下肢训练机器人的多关节训练中，上肢训练中采集的对应肌肉为肱二头肌和肱三头肌，下肢训练中采集的对应肌肉为股二头肌和股外侧肌。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于：

所述频率跟踪算法如下表示：

其中，z₁和z₂分别是幅值为频率为ω的正弦和余弦信号，u(t)为表面肌电复合信号，为u(t)的相位，t代表时间，单位是秒，γ是吸引强度，ε是耦合强度。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于：

所述期望运动轨迹如下表示：

其中，L(t)为正常人的运动轨迹，则为从表面肌电复合信号中提取得到的相位。

6.一种基于表面肌电信号的康复机器人控制装置，其特征在于，该装置包括：

采集模块，用于在重复性的训练过程中，采集相对应的两块肌肉的表面肌电信号，得到两通道表面肌电信号；

预处理模块，用于对采集到的两通道表面肌电信号进行预处理操作，得到周期性的表面肌电复合信号；

模式信息提取模块，用于利用频率跟踪算法从所述表面肌电复合信号中提取频率和相位运动模式信息；

控制输出模块，用于利用相位运动模式信息和正常人的运动轨迹在线生成期望运动轨迹，再根据轨迹跟踪误差控制机器人的输出力，所述机器人的输出力如下表示：

F(t)＝K(M(t)-N(t))

其中，K是控制系数，M(t)为期望运动轨迹，N(t)为训练者实际运动轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制装置，其特征在于：所述预处理操作包括全波整流及低通滤波获得幅值信号，两通道幅值信号相减得到表面肌电复合信号，作为频率跟踪算法的输入。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制装置，其特征在于：该控制装置适用于上肢训练机器人和下肢训练机器人的多关节训练中，上肢训练中采集的对应肌肉为肱二头肌和肱三头肌，下肢训练中采集的对应肌肉为股二头肌和股外侧肌。

9.根据权利要求6或7所述的一种基于表面肌电信号的康复机器人控制装置，其特征在于：

所述频率跟踪算法如下表示：

其中，z₁和z₂分别是幅值为频率为ω的正弦和余弦信号，u(t)为表面肌电复合信号，为u(t)的相位，t代表时间，单位是秒，γ是吸引强度，ε是耦合强度；

所述期望运动轨迹如下表示：

其中，L(t)为正常人的运动轨迹。