[发明专利]一种基于肌电信号的康复机器人控制方法

权利要求书

1.一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取使用者运动的主动肌和拮抗肌的sEMG(表面肌电信号)信号，将sEMG信号输入关节力矩预测模型获得使用者的关节力矩τ_ha(t)；

S2：将关节力矩τ_ha(t)输入导纳控制器中，得到期望位置q_d；

S3：利用平滑化模型基于期望位置q_d建立期望轨迹q_d(t)，对q_d(t)依次微分，获得到期望速度v_d(t)和期望加速度a_d(t)；

S4：获取机器人关节实际轨迹q(t)，速度v(t)和加速度a(t)，将期望轨迹q_d(t)，期望速度v_d(t)，期望加速度a_d(t)和实际轨迹q(t)，实际速度v(t)和实际加速度a(t)输入到多环控制器中，得到机器力矩τ_rob(t)，将其输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，所述的S2中导纳控制器设计为其中τ_ha为使用者的关节力矩，B和K分别为关节阻尼和刚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，S3中的平滑化模型设计为

q_d(t)＝a+b(t-t_i)+c(t-t_i)²+d(t-t_i)³+e(t-t_i)⁴+f(t-t_i)⁵，t∈[t_i，t_f]，其中t_i和t_f分别表示动作初始时间和末尾时间，a-f为常系数；当t＝t_f时，有q_d(tf)＝q_d。

4.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，所述的S4中的多环控制器设计为三环控制器，包括有加速度环，速度环和位置环。

5.根据权利要求4所述的一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，所述的S4中的加速度环为其中τ_rob(t)为机器输出力矩，a_c(t)为加速度指令并由速度环得到，a(t)为实际加速度，A_p和A_d为常系数；所述的速度环为其中v_c(t)为速度指令并由位置环得到，v(t)为实际速度，V_p和V_d为常系数；所述的位置环为v_c(t)＝P_p(q_d(t)-q(t))+V_fv_d(t)+A_fa_d(t)，其中q_d(t)，v_d(t)和a_d(t)为期望轨迹，期望速度和期望加速度，q(t)为实际位置，P_p，V_f和A_f为常系数。

6.根据权利要求1所述的一种基于肌电信号的康复机器人控制方法，其特征在于，所述的S1中关节力矩预测模型，能够根据sEMG信号获得对应的力矩τ_ha(t)，具体采用线性比例模型或肌肉骨骼模型进行预测。