[发明专利]一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集髋、膝和踝关节位置的角度信号q，采集人机交互力矩信号τ_int；

S2：将实时测得的人机交互力矩信号τ_int输入导纳控制器，获得期望角度修正信号Δq；

S3：将预设参考角度q_r与Δq进行叠加，获得关节期望角度q_d；

S4：将关节期望角度与关节角度信号叠加获得角度误差e；将关节期望角度q_d，关节角度q和角度误差e输入动力学模型，获得理想关节力矩τ_s，d；将角度误差e输入鲁棒控制器，获得补偿力矩τ_c；

S5：将S4中理想关节力矩τ_s，d和补偿力矩τ_c进行叠加，获得电机输出力矩τ_m；

S6：将电机输出力矩信息传送至机器人中，使得机器人的电机按照电机输出力矩进行工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康第机器人的控制方法，其特征在于，所述的步骤S2中的导纳控制器的处理式为其中τ_int为人机交互力矩，B和K分别为下肢阻尼和刚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述的步骤S4中的动力学模型的处理式为其中M(q)∈R^3×3是对称正定惯量矩阵，是向心力矩阵，G(q)∈R^3×1是重力向量，q∈R^3×1，和分别是关节角度、角速度和角加速度，关节角度、角速度和角加速度均由S1中采集的髋、膝和踝关节位置的角度信号处理获得，为关节期望角加速度。

4.根据权利要求3所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述的步骤S4中的鲁棒控制器的处理包括以下步骤：

S11：定义滑模面其中α是一个正定常数矩阵，I^3×3是一个单位矩阵；

S12：补偿力矩为其中η为外部干扰，是η的估计值，Г^-1是自适应律，ρ(S)是一个由滑模面S决定的正增益系数，为系数矩阵，P为正定矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述的步骤S12中还包括有位移偏量δ，补偿力矩的表达式为

6.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括有摩擦力控制器，将关节角度q输入摩擦力控制器后获得摩擦力补偿力矩τ_f；所述的步骤S5中还需要将摩擦力补偿力矩τ_f进行叠加。

7.根据权利要求6所述的一种基于鲁棒控制与导纳控制结合的下肢康复机器人的控制方法，其特征在于，所述的摩擦力控制器的表达式为其中表示τ_co∈R^3×1库仑摩擦力矩，表示粘性摩擦力矩，τ_st∈R^3×1表示静态摩擦力矩，τ_m∈R^3×1表示电机的输出力矩。