[发明专利]一种康复机器人等速运动控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种康复机器人等速运动控制方法及系统，该方法通过获取患者施加到机器人关节上的实际力矩，对所述实际力矩进行有效截断，将截断后的力矩输入到导纳模型中，导纳模型计算后输出等速位置曲线，通过所述等速位置曲线对机器人关节进行位置控制，本发明提供的技术方案，由于会对实际力矩进行有效截断，从而保证了患者的实际力矩大于有效力矩时训练过程速度恒定，即等速运动，提高了运动控制的跟踪精度，改善了系统的柔顺性，使治疗精准度提高。

技术领域

本发明涉及康复机器人运动控制技术领域，具体涉及一种康复机器人等速运动控制方法及系统。

背景技术

随着全民运动的兴起，运动损伤的发生比例越来越高。康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支，它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。

目前康复机器人，对于主动康复训练大多进行阻抗控制的研究，阻抗控制的基本思路是将力的偏差信号反馈到位置伺服环，而力的偏差信号和位置之间的关系称为目标阻抗，通过调节目标阻抗可以实现系统的柔顺控制。但阻抗控制的跟踪精度不高，系统的柔顺性不好，给患者的康复训练带来困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种康复机器人等速运动控制方法及系统，以解决现有技术中康复机器人阻抗控制中跟踪精度不高、柔顺性不好的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种康复机器人等速运动控制方法，包括：

获取患者施加到机器人关节上的实际力矩；

对所述实际力矩进行有效截断；

将截断后的力矩输入到导纳模型中，导纳模型计算后输出等速位置曲线；

通过所述等速位置曲线对机器人关节进行位置控制。

优选地，所述方法，还包括：

通过调节导纳模型中的导纳参数实现不同运动速度的等速康复运动。

优选地，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。

优选地，所述对所述实际力矩进行有效截断，包括：

设置有效截断力矩；

当患者施加到机器人关节上的实际力矩的绝对值大于或等于有效截断力矩时，截断后的力矩等于有效力矩；

当患者施加到机器人关节上的实际力矩的绝对值小于有效截断力矩时，不发生截断。

优选地，有效力矩的大小根据患者的肌力情况确定。

优选地，所述导纳参数至少包括：

惯性参数、阻尼参数、刚度参数。

优选地，通过以下步骤优化所述导纳参数，包括：