[发明专利]外骨骼机器人步态规划方法、装置、系统和存储介质

权利要求书

1.一种外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取人体穿戴外骨骼机器人于当前步行周期内的角度数据；所述角度数据为位于所述外骨骼机器人的关节位置的电机编码器输出的；

对所述角度数据进行时域到频域转换，得到频域数据；

基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出；所述步态规划函数用于对所述外骨骼机器人进行步态规划。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出的步骤，包括：

基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，依据阶数选取规则选取相应的阶数进行迭代计算，得到所述步态规划函数并输出；所述阶数选取规则为依据拟合精度与迭代时间确定。

3.根据权利要求1所述的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出的步骤，还包括：

采用最小二乘法确定所述步态拟合参数。

4.根据权利要求1所述的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述角度数据包括关节角度随时间的变化数据、关节角度变化速度随时间的变化数据以及关节角度变化的加速度随时间的变化数据；

所述基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出的步骤之后，还包括：

基于所述步态规划函数，得到周期性步态轨迹曲线；

将所述周期性步态轨迹曲线上的插补点输出至所述外骨骼机器人的关节位置的电机以进行位置插补。

5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述获取人体穿戴外骨骼机器人于当前步行周期内的角度数据的步骤，包括：

采用以下转换模型得到所述关节角度：

其中，θ表示当前关节角度，cureconder表示当前电机编码器数值，zero表示电机零点值，encodercycle表示电机编码器分辨率，reduce表示减速比。

6.根据权利要求1所述的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述频域数据包括频率与幅值；

所述基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出的步骤中，基于以下所述步态拟合函数，确定所述步态规划函数：

其中，a₀表示频率为0时的幅值，a_i表示频率为b_i时的幅值，b_i表示第i个点的频率，x表示时间，ψ_i为所述步态拟合参数。

7.一种外骨骼机器人步态规划装置，其特征在于，所述装置包括：

数据获取模块，用于获取人体穿戴外骨骼机器人于当前步行周期内的角度数据；所述角度数据为位于所述外骨骼机器人的关节位置的电机编码器输出的；

数据转换模块，用于对所述角度数据进行时域到频域转换，得到频域数据；

数据输出模块，用于基于步态拟合函数、步态拟合参数以及所述频域数据，确定步态规划函数并输出；所述步态规划函数用于对所述外骨骼机器人进行步态规划。

8.一种外骨骼机器人步态规划系统，其特征在于，所述系统包括外骨骼机器人和连接所述外骨骼机器人的步态规划处理器；

所述外骨骼机器人包括电机编码器和电机；所述步态规划处理器分别连接所述电机编码器以及所述电机；所述电机编码器和所述电机均设于所述外骨骼机器人的关节位置；

所述步态规划处理器用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

9.根据权利要求8所述的外骨骼机器人步态规划系统，其特征在于，所述外骨骼机器人的关节位置包括：髋关节、膝关节以及踝关节中的任意一种或任意组合。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。