[发明专利]一种康复机器人等张运动控制方法及系统

权利要求书

1.一种康复机器人等张运动控制方法，其特征在于，包括：

获取患者施加到机器人关节上的实际力矩；

读取预先设置的可变负载的力矩；

对实际力矩与可变负载的力矩求和，并将求和结果输入到导纳模型中，以使导纳模型输出机器人关节的康复运动轨迹，控制康复机器人带动患者运动；

其中，患者施加到机器人关节上的实际力矩与可变负载的力矩方向相反。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：

通过调节可变负载的力矩的大小实现不同阻力的等张康复运动；和/或，

通过调节导纳模型中的导纳参数实现不同阻力的等张康复运动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取患者施加到机器人关节上的实际力矩，包括：

通过关节电机码盘，获取机器人关节的运动状态；

通过关节力矩传感器，获取机器人关节实际受到的和力矩；

根据机器人关节的运动状态，基于机器人动力学模型，求解出机器人关节所受的关节电机的驱动力矩；

从所述和力矩中减去关节电机的驱动力矩，分离出患者施加到机器人关节上的实际力矩；

其中，所述关节力矩传感器，安装在关节电机和机器人关节之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导纳模型根据所述驱动力矩输出机器人关节的康复运动轨迹，控制康复机器人带动患者运动，具体为：

导纳模型根据驱动力矩计算出机器人关节相应的运动增量；

将运动增量和机器人实际位置叠加后，由伺服控制器控制机器人运动。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导纳参数至少包括：

惯性参数、阻尼参数、刚度参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下步骤优化所述导纳参数，包括：

初始化惯性参数和阻尼参数，通过观察不同刚度参数下，机器人关节的运动速度时间变化图，选择系统柔顺性最好时所对应的刚度参数；

将系统柔顺性最好时的刚度参数，及初始化的惯性参数输入到导纳模型，通过设置不同的阻尼参数，获取不同的运动速度时间变化曲线；

选择理想的运动速度时间变化曲线所对应的阻尼参数，及系统柔顺性最好时的刚度参数输入到导纳模型，通过设置不同的惯性参数，获取不同的运动速度时间变化曲线；

通过观察所述运动速度时间变化曲线，选择理解的机器人关节速度响应时间和系统柔顺性所对应的惯性参数。

7.一种康复机器人等张运动控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取患者施加到机器人关节上的实际力矩；

读取模块，用于读取预先设置的可变负载的力矩；

计算模块，用于对实际力矩与可变负载的力矩求和，并将求和结果输入到导纳模型中，以使导纳模型输出机器人关节的康复运动轨迹，控制康复机器人带动患者运动；

其中，患者施加到机器人关节上的实际力矩与可变负载的力矩方向相反。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

调节模块，用于通过调节可变负载的力矩的大小实现不同阻力的等张康复运动；和/或，

通过调节导纳模型中的导纳参数实现不同阻力的等张康复运动。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述导纳模型根据所述驱动力矩输出机器人关节的康复运动轨迹，控制康复机器人带动患者运动，具体为：

导纳模型根据驱动力矩计算出机器人关节相应的运动增量；

将运动增量和机器人实际位置叠加后，由伺服控制器控制机器人运动。

10.一种康复机器人等张运动控制系统，其特征在于，包括：

处理器，

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

获取患者施加到机器人关节上的实际力矩；

读取预先设置的可变负载的力矩；

对实际力矩与可变负载的力矩求和，并将求和结果输入到导纳模型中，以使导纳模型输出机器人关节的康复运动轨迹，控制康复机器人带动患者运动；

其中，患者施加到机器人关节上的实际力矩与可变负载的力矩方向相反。