[发明专利]一种基于外骨骼机器人的渐进式康复训练方法

权利要求书

1.一种基于外骨骼机器人的渐进式康复训练方法，其特征在于：根据康复时期的不同分为康复初期位置控制模式训练和康复中后期力矩控制模式训练；

康复初期位置控制模式训练是基于轨迹牵引的被动训练，将患者单侧或双侧肢体绑缚在外骨骼机器人上，完全在外骨骼机器人的牵引下进行被动康复初期训练；

康复中后期力矩控制模式训练是利用动力学模型，调整力矩系数，可连续获得-1到+1之间任意力矩系数的力矩值，实现人机耦合运动，力矩控制模式训练在康复训练时期由全力矩逐渐转变为半力矩，进而转变为零力矩，对患者进行助力训练；最后变为阻力矩，对患者进行主动训练；

位置控制模式具体为先设计上肢外骨骼机器人的末端运动轨迹；

首先把用SolidWorks软件建立的外骨骼模型另存为Parasolid格式，然后导入到软件Adams中；然后，定义外骨骼模型构件的质量、坐标系和运动副信息；

然后，在模型末端处，定义事先设定好的运动轨迹，点击仿真按钮开始仿真；

最后点击软件后处理模块，找到仿真后软件生成的各个关节的角度曲线，即求得外骨骼机器人各个关节的角度；

所述质量信息：通过定义外骨骼的材料类型定义其质量信息；

所述坐标系信息：按照运动学建模时所建立的坐标系信息去定义外骨骼模型构件在Adams软件中的坐标系信息；

所述运动副信息：按照运动学建模时所建立的运动副信息去定义外骨骼模型构件在Adams软件中的运动副信息；

进而获得上肢外骨骼机器人的各个关节的角度，将角度信号发送给控制器，控制器控制驱动器，驱动器得到各关节电机位置信息，得到上肢外骨骼机器人各个关节在各自对应电机的驱动下运动相应角度，达到在上肢外骨骼机器人牵引下被动训练；

力矩控制模式训练具体为将检测与计算得到的每个关节的关节角度、关节角速度和关节角加速度输入到人机系统的动力学模型以获得上肢外骨骼机器人的一个驱动力矩值，其中，

式中，M(θ)为惯量矩阵，为哥氏力和离心力矩阵，G(θ)由重力场产生的静平衡力矩，θ代表关节角度，代表关节角速度，代表关节角加速度；

然后，利用公式τ_d＝φ_τ·τ，获得上肢外骨骼机器人输出的比例补偿力矩，从而带动人机耦合运动，同时检测与计算新状态下的关节角度、关节角速度和关节角加速度，作为下一状态的输入值，以此循环，其中τ为驱动力矩值，根据患者不同的康复时期选取不同的力矩系数值，全力矩时力矩系数φ_τ＝1，半力矩时力矩系数1＞φ_τ＞0，零力矩时力矩系数φ_τ＝0，阻力矩时力矩系数0＞φ_τ≥-1。

2.根据权利要求1所述一种基于外骨骼机器人的渐进式康复训练方法，其特征在于：运动轨迹为圆形轨迹、直线型轨迹或弧形轨迹。