[发明专利]一种仿生关节控制系统、方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种仿生关节控制系统，其特征在于，所述系统包括：肌肉机理模型和电机仿生模型；

其中，所述肌肉机理模型用于将生物肌肉的运动机理映射到电机上，所述电机仿生模型用于对电机进行融合模拟；

所述肌肉机理模型包括肌肉收缩子模型、肌肉串联子模型、肌肉并联弹性子模型和肌肉阻尼子模型；所述电机仿生模型包括收缩电机、并联电机、串联电机和阻尼电机；

所述肌肉收缩子模型用于将肌肉的收缩部件产生的力映射到所述收缩电机上，所述肌肉串联子模型用于将肌肉的串联弹性部件产生的力映射到所述串联电机上，所述肌肉并联弹性子模型用于将肌肉的并联弹性部件产生的力映射到所述并联电机上，所述肌肉阻尼子模型用于将肌肉的串联阻尼部件产生的力映射到所述阻尼电机上。

2.根据权利要求1所述的仿生关节控制系统，其特征在于，所述收缩电机的输出扭矩为：

其中，所述肌肉收缩子模型通过T_CE的公式将肌肉的收缩部件产生的力映射到所述收缩电机上，T_isom用于表征肌肉长度无变化发力状态的一中间变量，T_CE用于表征所述收缩电机的输出扭矩，θ_CE用于表征所述收缩电机的输出角度，用于表征所述收缩电机的角速度，q用于表征一激活因子，A_rel和B_rel用于表征所述收缩电机顺时针或逆时针旋转时动态更新的Hill模型参数，T_max用于表征所述收缩电机的额定最大扭矩，θ_CEopt用于表征一分段阈值，若θ_CE≤θ_CEopt，Δw_des/asc＝Δw_asc，若θ_CE＞θ_CEopt，Δw_des/asc＝Δw_des；若θ_CE≤θ_CEopt，v_des/asc＝v_asc，若θ_CE＞θ_CEopt，v_des/asc＝v_des；其中，Δw_asc，Δw_des，v_asc和V_des用于表征与肌肉内禀性质相关的常量。

3.根据权利要求1所述的仿生关节控制系统，其特征在于，所述串联电机的输出扭矩为：

其中，所述肌肉串联子模型通过T_SEE的公式将肌肉的串联弹性部件产生的力映射到所述串联电机上，T_SEE用于表征所述串联电机的输出扭矩，θ_SEE用于表征所述串联电机的输出角度；θ₀用于表征第一预设串联角度阈值，θ₁用于表征第二预设串联角度阈值，k₁和k₂用于表征与肌肉性质相关的常量，ΔT用于表征额外增加的扭矩，v_SEE用于表征与肌肉性质相关的一系数。

4.根据权利要求1所述的仿生关节控制系统，其特征在于，所述并联电机的输出扭矩为：

其中，所述肌肉并联弹性子模型通过T_CE的公式将肌肉的并联弹性部件产生的力映射到所述并联电机上，T_PEE用于表征所述并联电机的输出扭矩，θ_CE用于表征所述收缩电机的输出角度；θ_PEE0用于表征第一预设并联角度阈值，k_PEE用于表征与肌肉性质相关的第二常量，v_PEE用于表征与肌肉性质相关的第二系数。