[发明专利]一种电机驱动的力-功率控制装置、方法及外骨骼系统

权利要求书

1.一种电机驱动的力-功率控制装置，其特征在于，所述电机驱动的力-功率控制装置应用于外骨骼，所述外骨骼具有驱动电机和由所述驱动电机驱动的关节；

所述电机驱动的力-功率控制装置包括：

信息获取单元，所述信息获取单元用于获取所述驱动电机当前时刻的输出力矩信号和输出角速度信号；

通信单元，所述通信单元用于接收所述驱动电机的输出力矩信号和输出角速度信号；

处理单元，所述处理单元配置有所述驱动电机的第一期望力矩曲线和第一期望角速度曲线；所述处理单元在接收到所述驱动电机的当前时刻的输出力矩信号和输出角速度信号的情况下，确定所述驱动电机下一时刻应当输出的第一期望力矩M_e1以及第一期望角速度ω_e1；所述处理单元内还配置有所述驱动电机的预设力矩M_p和预设角速度ω_p；当M_e1M_p或ω_e1ω_p时，所述处理单元生成力控制指令；当M_e1≥M_p且ω_e1≥ω_p时，所述处理单元生成功率控制指令；

所述通信单元还用于在接收到来自所述处理单元发送的力控制指令或功率控制指令的情况下，将所述力控制指令或功率控制指令发送至所述驱动电机；所述驱动电机在所述力控制指令的控制下，输出第一期望力矩M_e1；所述驱动电机在所述功率控制指令的控制下，输出期望功率P_e，所述期望功率P_e由所述第一期望力矩M_e1和第一期望角速度ω_e1确定。

2.根据权利要求1所述的电机驱动的力-功率控制装置，其特征在于，所述信息获取单元包括力传感器和角速度传感器；所述力传感器用于获取所述驱动电机当前时刻的输出力矩信号；所述角速度传感器用于获取所述驱动电机当前时刻的输出角速度信号。

3.根据权利要求1所述的电机驱动的力-功率控制装置，其特征在于，所述处理单元还配置有运动位置-速度模型，基于所述运动位置-速度模型确定所述关节的第二期望力矩曲线和第二期望角速度曲线；基于所述第二期望力矩曲线确定所述驱动电机的第一期望力矩曲线；基于所述第二期望角速度曲线确定所述驱动电机的第一期望角速度曲线。

4.根据权利要求3所述的电机驱动的力-功率控制装置，其特征在于，在同一时刻所述关节的第二期望力矩Me₂和第二期望角速度ωe₂与所述驱动电机的第一期望力矩Me₁和第一期望角速度ωe₁之间存在线性关系，具体如下：

Me₂*ωe₂＝k*Me₁*ωe₁

其中，k为放大系数，k大于或等于1。

5.根据权利要求1所述的电机驱动的力-功率控制装置，其特征在于，预设力矩M_p≤0.3牛·米，预设角速度ω_p≤0.02弧度/秒。