[发明专利]外骨骼控制方法及装置

权利要求书

1.一种外骨骼控制方法，其特征在于，包括：

获取惯性传感器和编码器采集的用户数据，所述用户数据包括：所述惯性传感器采集的躯干角度值及对应的躯干角速度值、所述编码器采集的左侧髋关节角度值和右侧髋关节角度值；

根据所述用户数据判断用户意图得到用户运动状态：

设定起始状态为第一运动状态；

当所述躯干角度值大于等于第一阈值，并且躯干角速度大于等于第二阈值时，切换当前用户运动状态为第二运动状态；

当所述躯干角度值大于等于第三阈值，且左侧髋关节角度值和右侧髋关节角度值之差的绝对值小于第四阈值，同时髋关节角度平均值的方差小于第五阈值，切换当前用户运动状态为第三运动状态；

当所述第三运动状态持续时间大于第六阈值时，切换当前用户运动状态为第一运动状态；

当所述第三运动状态持续时间小于第六阈值，且髋关节角度平均值出现峰值，同时髋关节角度平均值的方差大于第七阈值时，切换当前用户运动状态为第四运动状态；

当所述躯干角度值小于第八阈值，且至少满足以下一个条件：所述髋关节角度平均值的方差小于第九阈值或髋关节角度平均值出现波谷值，切换当前用户运动状态为第一运动状态；

根据所述运动状态选择对应的控制模式，所述控制模式包括：助力模式和随动模式；

根据不同的控制模式发送控制信号到驱动器驱动电机进行所述外骨骼控制。

2.根据权利要求1所述的一种外骨骼控制方法，其特征在于，当处于所述第四运动状态时，选择所述助力模式，当处于其他用户运动状态时，选择所述随动模式。

3.根据权利要求1所述的一种外骨骼控制方法，其特征在于，所述随动模式为力矩PID控制模式，具体为：

根据关节期望力矩、关节实际力矩和进行重力补偿得到的关节补偿力矩计算力矩误差；

结合所述力矩误差和PID控制系数计算得到驱动器控制量；

利用所述驱动器控制量驱动电机进行所述外骨骼控制。

4.根据权利要求1所述的一种外骨骼控制方法，其特征在于，所述助力模式为阻抗控制模式，具体为：

根据关节转动期望角度和关节实际转动角度计算关节转动角度误差；

根据所述关节转动角度误差进行阻抗控制，计算得到关节期望力矩；

根据关节期望力矩、关节实际力矩和进行重力补偿得到的关节补偿力矩计算力矩误差；

结合所述力矩误差和PID控制系数计算得到驱动器控制量；

利用所述驱动器控制量驱动电机进行所述外骨骼控制。

5.根据权利要求3所述的一种外骨骼控制方法，其特征在于，所述随动模式下所述关节期望力矩设置为零。

6.根据权利要求3至5任一项所述的一种外骨骼控制方法，其特征在于，所述重力补偿具体为：根据关节转动角度以及系统补偿系数计算得到关节补偿力矩。