[发明专利]康复步行训练机器人的全自由度控制力最优轨迹跟踪方法有效
| 申请号： | 201510075924.2 | 申请日： | 2015-02-12 |
| 公开（公告）号： | CN104808657B | 公开（公告）日： | 2017-08-08 |
| 发明（设计）人： | 孙平;王洲洲;薛伟霖;周小舟;常洪彬 | 申请（专利权）人： | 沈阳工业大学 |
| 主分类号： | G05D1/02 | 分类号： | G05D1/02 |
| 代理公司： | 沈阳智龙专利事务所(普通合伙)21115 | 代理人： | 宋铁军,周楠 |
| 地址： | 110870 辽宁省沈*** | 国省代码： | 辽宁;21 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种康复步行训练机器人的全自由度控制力最优轨迹跟踪方法，基于康复步行训练机器人的全自由度特征，结合精确反馈线性化理论，建立系统的线性化模型；以系统控制能量为基础，设计冗余康复步行训练机器人的二次型性能指标，采用优化控制方法，使系统能量消耗最小并完成轨迹跟踪最优控制；本发明将输出PWM信号提供给电机驱动单元，使机器人实现对参考轨迹信号的跟踪。该控制方法可以使康复步行训练机器人在完成轨迹跟踪时全自由度控制力能量消耗最小。 | ||
| 搜索关键词： | 康复 步行 训练 机器人 自由度 控制力 最优 轨迹 跟踪 方法 | ||
【主权项】：
一种康复步行训练机器人的全自由度控制力最优轨迹跟踪方法，其特征在于：该康复步行训练机器人是一种冗余机器人，基于冗余机器人特征，结合精确反馈线性化理论，建立系统的线性化模型；以系统控制能量为基础，设计康复步行训练机器人的二次型性能指标，采用优化控制方法，使系统能量消耗最小并完成轨迹跟踪的最优控制；具体步骤如下：1)基于康复步行训练机器人的特征，结合精确反馈线性化理论，建立系统的线性化模型；2)以系统控制能量为基础，设计康复步行训练机器人的二次型性能指标，采用优化控制方法，使系统达到能量消耗最小并完成轨迹跟踪的最优控制；3)基于MSP430系列单片机将输出PWM信号提供给电机驱动模块，使机器人实现对参考轨迹信号的跟踪；步骤2)中，基于误差状态模型，设计系统的二次型性能指标为：J=∫0∞[12vT(t)Rv(t)]dt;]]>基于最优控制理论使性能指标J最小的最优控制力v(t)为v(t)＝‑R‑1BTPx(t)其中R为正常数，且满足PA+ATP‑PBR‑1BTP＝0；其中A=0I00,B=0I;]]>进一步，控制力e(t)是康复步行训练机器人实际行走轨迹X和医生指定训练轨迹Xd的跟踪误差；R是设计的性能指标J中的正定矩阵；P11、P12、P22是待确定的控制器参数。
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