[发明专利]基于SCN步行力估计的康复机器人各轴速度直接约束控制在审

专利信息
申请号: 202011363054.6 申请日: 2020-11-27
公开(公告)号: CN112571424A 公开(公告)日: 2021-03-30
发明(设计)人: 孙平;王鑫瑶;王殿辉;王硕玉;李树江;李宏亮 申请(专利权)人: 沈阳工业大学
主分类号: B25J11/00 分类号: B25J11/00;B25J9/02;B25J9/16;A61H3/04
代理公司: 沈阳亚泰专利商标代理有限公司 21107 代理人: 许宇来
地址: 110870 辽宁省沈阳*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 基于 scn 步行 估计 康复 机器人 速度 直接 约束 控制
【说明书】:

发明公开了一种基于随机配置网络(Stochastic Configuration Networks,SCN)步行力估计的康复训练机器人各轴速度直接约束控制方法。其特征为:基于康复训练机器人的动力学模型,通过分解广义输入力,建立具有训练者步行力的康复机器人动力学模型;基于SCN方法构建训练者步行力的网络估计模型,以运动轨迹和运动速度为网络输入,通过不断随机配置隐含层节点参数,获得训练者的步行力估计;提出各轴速度直接约束方法,抑制训练者步行力对控制精度的影响,同时控制器直接约束康复机器人各轴的实际运动速度,提高控制精度并保障训练者的安全。

技术领域:

本发明涉及康复机器人的控制领域,尤其涉及康复机器人速度约束控制方法。

背景技术:

近年来,康复步行机器人受到了研究者的广泛关注。然而,在实际应用中,训练者的主动步行力,严重影响了机器人的控制精度,从而导致跟踪性能下降;另外,康复机器人不同于一般机械系统,约束机器人的运动速度防止发生突变,对保障训练者的安全性具有重要作用。因此,研究康复机器人的运动速度约束方法,并抑制训练者的步行力对提高人机系统性能及安全性具有重要意义。

康复步行机器人轨迹跟踪控制已有许多研究成果,然而这些结果都无法解决训练者步行力及各轴速度直接约束问题,这不仅影响跟踪精度,而且威胁训练者的安全。到目前为止,还没有关于步行力观测及控制器直接约束各轴运动速度的控制方法,本发明基于新视角提出了步行力估计方法,并研究了各轴运动速度直接约束的控制方法,对保障人机系统控制精度和安全性具有重要意义。

发明内容:

发明目的:

为了解决上述问题,本发明提供了一种基于SCN步行力估计的康复机器人各轴速度直接约束控制方法。

技术方案:

本发明是通过以下技术方案来实现的:

一种基于SCN(Stochastic Configuration Networks,SCN)步行力估计的康复机器人各轴速度直接约束控制方法,其特征在于:

1)基于康复机器人的动力学模型,通过分解广义输入力,建立具有训练者步行力的康复机器人动力学模型;

2)基于SCN方法构建训练者步行力的网络估计模型,以运动轨迹和运动速度为网络输入,通过不断随机配置隐含层节点参数,获得训练者的步行力估计;

3)设计各轴速度直接约束控制器,抑制训练者步行力对控制精度的影响,同时控制器直接约束康复机器人各轴的实际运动速度。

步骤如下:

步骤1)基于康复训练机器人的动力学模型,通过分解广义输入力,建立具有训练者步行力的康复机器人动力学模型。系统的动力学模型描述如下

其中

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