CN109223444A - 康复机器人及其人机协同交互力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种康复机器人及其人机协同交互力控制方法。所述康复机器人包括具有至少一关节的机械臂，所述康复机器人人机协同交互力控制方法包括：检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；生成所述机械臂的目标运动轨迹；建立所述机械臂的动力学模型；利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；计算关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为机械臂的控制输入。本发明能够提供患者与康复机械臂之间的柔顺性力交互控制，提供了完全的动力学补偿，提高了设备运动启动能力及灵活性，有利于改善患者对辅助康复训练的体验度。
Description
技术领域
本发明属于机器人人机交互领域，尤其涉及一种康复机器人及其人机协同交互力控制方法。
背景技术
随着我国社会老龄化程度的加剧，由于脑卒中引起的上肢运动功能障碍患者正不断地增加，脑卒中患者数量巨大。其中大约75％脑卒中患者在发病后会留下不同程度的后遗症，严重影响患者的生活质量，并给患者家庭及社会带来极大负担。在众多的后遗症中，以偏瘫发生率最高，在偏瘫的康复中，又以上肢功能的康复最为困难。医学理论和临床医学证明，除手术治疗和药物治疗外，科学的康复训练对脑卒中偏瘫患者的肢体功能康复起着无比重要的作用，及时进行一定程度的集中和重复训练可以修复受损的中枢神经，有助于上肢运动功能的恢复。
传统的康复训练存在医师不足、设备功能单一且成本较高、康复周期长、缺少科学的评价体系、多为被动训练，训练模式单一、过程乏味主动性差以及无法进行准确的康复状态评价等缺陷，因此研制能够克服上述缺点的上肢康复训练及评价设备显得尤为必要。
上肢康复机器人作为一种康复医疗设备，通过辅助患者进行科学地、有效地康复训练，从而达到恢复患者运动功能的目的。它在康复训练中为患者提供安全保护的同时，加强患者的主动运动意图对患者运动功能康复具有强化和促进作用，有利于保持患者精神紧张度，加强神经肌肉运动通路的修复。
在主动及助力控制模式下，患者与机器人之间的协同力交互控制技术是提高机器人运动柔顺性、灵活性及跟随性的关键技术，其严重影响着患者的体验度，对康复训练的效果有着重要的影响。该技术在协作机器人中应用较为广泛，但在康复机器人领域还需要更深层次应用。国内外已经开展了一些在康复机器人上采用力控制技术的研究，如哈尔滨工业大学机器人所公开了名称为“五自由度外骨骼式上肢康复机器人交互康复训练控制策略”的专利，其中采用基于位置的力控制技术，将末端受到的作用力通过比例控制器直接转化为机械臂末端的速度量，进而驱动机器人跟随意图对患肢进行康复的主动-辅助训练。上海大学公布了名称为“上肢运动训练机器人的控制装置及控制方法”的专利，其中介绍了沿预定轨迹的主动控制采用基于力位混合控制的阻抗控制，自由运动的主动控制采用基于力的阻抗控制。东北大学公布了名称为“一种上肢康复机器人康复训练运动控制方法”的专利，其中利用状态方程建立了机器人系统的动力学方程来实现运动控制，通过引入状态反馈来提高系统的跟踪性能及鲁棒稳定性。
现有的康复训练设备存在的主要问题有：
1、在主动及助力控制模式下，机器设备本身的重力补偿不足，柔顺性差，快速启动能力差，严重影响康复训练的效果；
2、采用基于位置的力控制系统中，并不没有考虑动力学，没有动力学补偿，而是将力直接比例转化为末端运动速度或位置输出虽然一定程度提高了运动灵活性，康复手臂的随动效果仍然体验度不够好；
3、状态方程建立复杂，计算量大，数据处理复杂，对控制系统要求比较高，并不一定能达到理想的跟随性和稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术所存在的康复机器人柔顺性差、快速启动差、随动效果不好、计算量大、数据处理复杂的缺陷，提供一种康复机器人及其人机协同交互力控制方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种康复机器人人机协同交互力控制方法，所述康复机器人包括具有至少一关节的机械臂，所述康复机器人人机协同交互力控制方法包括：
检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；
基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹；
基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型；
利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；
计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；
将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为所述机械臂的控制输入。
较佳地，所述康复机器人人机协同交互力控制方法还包括：
实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD(比例-微分)反馈力矩控制。
较佳地，所述动力学模型为：
其中，τ是关节合力矩向量，q是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
较佳地，基于所述作用力矩，生成所述康复机器人的目标运动轨迹的步骤，包括：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID(比例-积分-微分)控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力输入，I、B和K分别是积分、微分和比例系数；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
较佳地，进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量。
较佳地，计算摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩的步骤包括：
在所述关节启动前进行启动摩擦补偿，在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿，所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向相同。
较佳地，计算摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩的步骤包括：
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数。
一种康复机器人，所述康复机器人包括具有至少一关节的机械臂，所述康复机器人还包括人机协同交互力控制装置；
所述人机协同交互力控制装置包括：
检测模块，用于检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；
轨迹发生器，用于基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹；
模型建立模块，用于基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型；
力矩计算模块，用于利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；
力矩补偿模块，用于计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；
控制输入模块，用于将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为所述机械臂的控制输入。
较佳地，所述康复机器人人机协同交互力控制装置还包括：
反馈控制模块，用于实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD反馈力矩控制。
较佳地，所述动力学模型为：
其中，τ是关节合力矩向量，q是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
较佳地，所述轨迹发生器用于：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力输入，I、B和K分别是积分、微分和比例系数；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
较佳地，进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量。
较佳地，所述补偿计算模块用于：
在所述关节启动前进行启动摩擦补偿，在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿，所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向相同。
较佳地，所述补偿计算模块用于：
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明采用基于力矩控制的力控制方法，直接以力矩作为指令值。提供机械臂及患侧肢重力的实时补偿，能够解决动力学补偿问题；提高机械臂的运动柔顺性、灵活性及快速启动能力；判断患者的运动意图，灵活的跟踪；将患者的作用力通过控制策略转为关节的控制力矩，提高跟随的运动效果；方程复杂度及计算量适中，对控制系统要求并不是特别苛刻。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种康复机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例1的一种康复机器人人机协同交互力控制方法的流程图；
图3为本发明实施例1的一种康复机器人人机协同交互力控制方法的控制原理图；
图4为本发明实施例1中启动摩擦补偿和运动摩擦补偿的原理图；
图5为本发明实施例2的一种康复机器人的示意框图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供了一种康复机器人人机协同交互力控制方法。图1示出了一种康复机器人，所述康复机器人可以用作上肢康复机器人，帮助患者进行上肢康复训练，本实施例中的患侧肢为上肢。如图1所示，所述康复机器人包括具有两个关节111、112的机械臂110，位于上部的关节111对应于患者肩部，位于下部的关节112对应于患者肘部，在每个所述关节111、112处均安装有控制关节活动的电机以及检测关节运动的角度传感器和力矩传感器。当然在其它实施例中，所述康复机器人还可以为其它结构或其它用途的康复机器人，所述机械臂110也可以仅包括一个关节或包括两个以上的关节，本发明对此不做限定。如图2-3所示，所述康复机器人人机协同交互力控制方法包括：
步骤201、检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩。
步骤202、基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹。
步骤203、基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型。
步骤204、利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩。
步骤205、计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩。
步骤206、将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为所述机械臂的控制输入。所述控制输入可以用于控制每个关节活动的力矩值。
步骤207、实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD反馈力矩控制，然后返回步骤201。其中，所述运动信息可以包括位置、运动方向和运动速度等。
本实施例中，步骤202具体包括：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力输入，s相当于是一个复数变量，I、B和K分别是积分、微分和比例系数，I、B和K的具体值根据实验测定；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
所述运动方向及所述运动速度体现了患者的运动意图，在康复机器人辅助训练的运行过程中，在患者不出力情况下，力矩传感器检测值应与机械臂本身及患侧肢重力之和对关节的作用力矩近似。当有抬手臂的动作时，在机械臂运动之前力矩传感器的检测值会明显减小；相反，有下压的动作时，在机械臂运动之前力矩传感器的检测值会增大。
步骤203中，所述动力学模型为：
其中，τ＝[τ1,τ2]是关节合力矩向量，q＝[q1,q2]是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项(B和D的具体值根据实验测定)，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
τi＝τmi-τfi-τhi，其中τi是第i个关节的驱动力矩，τmi是控制第i个关节活动的电机产生的力矩，τfi是第i个关节的摩擦项，摩擦项又可以分为粘性摩擦和动摩擦项，τhi是由患者患侧肢的重力对第i个关节产生的力矩。
τF＝JTF，体现患者患侧肢的主动作用力对于力矩的影响。
其中是患者患侧肢科氏力和离心力项，Gh(q)是患者患侧肢重力项，体现患者患侧肢的重力对于力矩的影响，也就相当于需要对所述患者患侧肢进行动力学补偿的动力学补偿力矩。
步骤205具体包括：针对每个关节分别计算摩擦补偿力矩。其中，一个关节的摩擦补偿力矩计算如图4所示，在所述关节启动前进行启动摩擦补偿在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向d相同，因子0.9是为了防止关节自启动；
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数，c1、c2、c3、c4、c5、c6的具体值根据实验测定，ω可以通过所述角度传感器测得。
启动摩擦力矩和运动摩擦力矩构成摩擦补偿力矩τf。患者作用力矩τb根据传递函数Zh和ω计算，然后摩擦补偿力矩τf和患者作用力矩τb共同输入至机械臂，作为对一个关节的部分运动控制。
所述患侧肢运动补偿如图3所示，可以根据康复机器人反馈的位置及速度信息计算患侧肢重力在不同位置和速度下对力矩值的影响，针对不同的患者，患侧肢的重力作用值需经过测量，因此可以很好的补偿由于患侧肢的重力对控制效果的影响，提高力控制的准确度。
步骤207中，在前馈基础上施加了PD反馈，进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，KP和KV的具体值根据实验测定，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量(qd可以根据所述目标运动轨迹获得)。
通过所述的上式可以直接得到作用于康复机器人关节的力矩值τ，以该值为指令控制机器人辅助患者进行康复训练，运动过程中通过采集反馈的位置和速度来进行PD控制，补偿运动误差。这一控制方案能够达到机械臂运动的柔顺性、灵活性及跟随性要求。
本实施例的人机协同交互力控制方法，能够提供患者与康复机械臂之间的柔顺性力交互控制，提供了完全的动力学补偿，提高了设备运动启动能力及灵活性，有利于改善患者对辅助康复训练的体验度。
实施例2
本实施例提供了一种康复机器人，所述康复机器人可以用作上肢康复机器人，帮助患者进行上肢康复训练，本实施例中的患侧肢为上肢。如图1所示，所述康复机器人包括具有两个关节111、112的机械臂110，位于上部的关节111对应于患者肩部，位于下部的关节112对应于患者肘部，在每个所述关节111、112处均安装有控制关节活动的电机以及检测关节运动的角度传感器和力矩传感器。当然在其它实施例中，所述康复机器人还可以为其它结构或其它用途的康复机器人，所述机械臂110也可以仅包括一个关节或包括两个以上的关节，本发明对此不做限定。如图5所示，所述康复机器人还包括人机协同交互力控制装置120。
所述人机协同交互力控制装置120包括：
检测模块121，用于检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；
轨迹发生器122，用于基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹；
模型建立模块123，用于基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型；
力矩计算模块124，用于利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；
力矩补偿模块125，用于计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；
控制输入模块126，用于将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为机械臂的控制输入，所述控制输入可以用于控制每个关节活动的力矩值；
反馈控制模块127，用于实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD反馈力矩控制。其中，所述运动信息可以包括位置、运动方向和运动速度等。
其中，所述轨迹发生器122具体用于：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力输入，s相当于是一个复数变量，I、B和K分别是积分、微分和比例系数，I、B和K的具体值根据实验测定；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
所述动力学模型为：
其中，τ＝[τ1,τ2]是关节合力矩向量，q＝[q1,q2]是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项(B和D的具体值根据实验测定)，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
τi＝τmi-τfi-τhi，其中τi是第i个关节的驱动力矩，τmi是控制第i个关节活动的电机产生的力矩，τfi是第i个关节的摩擦项，摩擦项又可以分为粘性摩擦和动摩擦项，τhi是由患者患侧肢的重力对第i个关节产生的力矩。
τF＝JTF，体现患者患侧肢的主动作用力对于力矩的影响。
其中是患者患侧肢科氏力和离心力项，Gh(q)是患者患侧肢重力项，体现患者患侧肢的重力对于力矩的影响，也就相当于需要对所述患者患侧肢进行动力学补偿的动力学补偿力矩。
所述补偿计算模块具体用于：针对每个关节分别计算摩擦补偿力矩。其中，一个关节的摩擦补偿力矩计算包括：
在所述关节启动前进行启动摩擦补偿，在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿，所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向相同，因子0.9是为了防止关节自启动；
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数，c1、c2、c3、c4、c5、c6的具体值根据实验测定，ω可以通过所述角度传感器测得。
启动摩擦力矩和运动摩擦力矩构成摩擦补偿力矩τf。患者作用力矩τb根据传递函数Zh和ω计算，然后摩擦补偿力矩τf和患者作用力矩τb共同输入至机械臂，作为对一个关节的部分运动控制。
所述患侧肢运动补偿如图3所示，可以根据康复机器人反馈的位置及速度信息计算患侧肢重力在不同位置和速度下对力矩值的影响，针对不同的患者，患侧肢的重力作用值需经过测量，因此可以很好的补偿由于患侧肢的重力对控制效果的影响，提高力控制的准确度。
所述反馈控制模块127进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，KP和KV的具体值根据实验测定，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量(qd可以根据所述目标运动轨迹获得)。
通过所述的上式可以直接得到作用于康复机器人关节的力矩值，以该值为指令控制机器人辅助患者进行康复训练，运动过程中通过采集反馈的位置和速度来进行PD控制，补偿运动误差。这一控制方案能够达到机械臂运动的柔顺性、灵活性及跟随性要求。
本实施例的康复机器人能够提供患者与康复机械臂之间的柔顺性力交互控制，提供了完全的动力学补偿，提高了设备运动启动能力及灵活性，有利于改善患者对辅助康复训练的体验度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，所述康复机器人包括具有至少一关节的机械臂，所述康复机器人人机协同交互力控制方法包括：
检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；
基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹；
基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型；
利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；
计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；
将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为所述机械臂的控制输入。
2.如权利要求1所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，所述康复机器人人机协同交互力控制方法还包括：
实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD反馈力矩控制。
3.如权利要求1所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，所述动力学模型为：
其中，τ是关节合力矩向量，q是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
4.如权利要求1所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，基于所述作用力矩，生成所述康复机器人的目标运动轨迹的步骤，包括：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力矩输入，I、B和K分别是积分、微分和比例系数；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
5.如权利要求2所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量。
6.如权利要求1所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，计算摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩的步骤包括：
在所述关节启动前进行启动摩擦补偿，在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿，所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向相同。
7.如权利要求1所述的康复机器人人机协同交互力控制方法，其特征在于，计算摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩的步骤包括：
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数。
8.一种康复机器人，其特征在于，所述康复机器人包括具有至少一关节的机械臂，所述康复机器人还包括人机协同交互力控制装置；
所述人机协同交互力控制装置包括：
检测模块，用于检测患者患侧肢作用于所述机械臂的作用力矩；
轨迹发生器，用于基于所述作用力矩，生成所述机械臂的目标运动轨迹；
模型建立模块，用于基于拉格朗日方法，建立所述机械臂的动力学模型；
力矩计算模块，用于利用逆动力学原理计算产生所述目标运动轨迹所需的关节力矩；
力矩补偿模块，用于计算所述关节的摩擦补偿力矩和所述患者患侧肢的动力学补偿力矩；
控制输入模块，用于将所述关节力矩、所述作用力矩、所述动力学补偿力矩及所述摩擦补偿力矩，作为所述机械臂的控制输入。
9.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于，所述康复机器人人机协同交互力控制装置还包括：
反馈控制模块，用于实时获取所述关节反馈的运动信息，与所述目标轨迹比较后进行PD反馈力矩控制。
10.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于，所述动力学模型为：
其中，τ是关节合力矩向量，q是关节角度位置向量，M(q)是惯性矩阵，是科氏力和离心力矩阵，G(q)是机械臂重力向量，B是粘性摩擦项，D是动摩擦项，τm是控制所述关节活动的电机产生的力矩，τh是由所述患者患侧肢的重力产生的力矩，τF是所述患者患侧肢的所述作用力矩。
11.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于，所述轨迹发生器用于：
检测所述关节的实际力矩；
获取所述机械臂与所述患者患侧肢的重力之和对所述关节作用的参考力矩；
计算所述实际力矩与所述参考力矩之间的差值，若所述差值为正则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相同，若所述差值为负则表示所述患者患侧肢的运动趋势与重力方向相反；
对所述差值进行PID控制调节，得到运动方向及运动速度：
其中，Y(s)是传递函数，I(s)是输出速度，F(s)是检测到的力输入，I、B和K分别是积分、微分和比例系数；
根据所述运动方向及所述运动速度，计算所述目标运动轨迹。
12.如权利要求9所述的康复机器人，其特征在于，进行PD反馈力矩控制的控制律：
其中，τ是作用于所述关节的指令力矩，τPD是PD反馈力矩，KP和KV分别是比例和微分系数，e是位置误差，q是关节角度位置向量，qd是关节角度目标位置向量。
13.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于，所述补偿计算模块用于：
在所述关节启动前进行启动摩擦补偿，在所述关节启动后取消所述启动摩擦补偿，所述启动摩擦补偿与所述关节的运动方向相同。
14.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于，所述补偿计算模块用于：
在所述关节启动后进行运动摩擦补偿，关节速度ω与运动摩擦力矩之间的数学模型
其中，c1、c2、c3、c4、c5、c6为系数。
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109223444B (zh) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109924984A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-25 | 上海电气集团股份有限公司 | 基于人体运动意图检测的机器人运动控制方法及系统 |
| CN110787026A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-14 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种基于多传感器信息的运动异常保护方法及康复设备 |
| CN110940301A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-31 | 杭州电子科技大学 | 关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法 |
| CN111419644A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-07-17 | 上海神泰医疗科技有限公司 | 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质 |
| CN111956452A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-11-20 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种上肢康复机器人控制方法及装置 |
| CN112809687A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-05-18 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种机器人控制器的仿真方法、装置及设备 |
| CN112847327A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于协作机器人关节的柔顺控制方法 |
| CN112932897A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种康复机器人运动的方法、装置及其康复机器人 |
| CN112936278A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人的人机协作控制方法、装置和机器人 |
| CN113197752A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 华中科技大学 | 一种上肢康复机器人的肢体重力动态补偿方法 |
| CN113655719A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-16 | 东南大学 | 一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法 |
| CN113855474A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制两个康复机器人的方法、装置和康复机器人系统 |
| CN113855473A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制外骨骼机器人的方法、装置和外骨骼机器人 |
| CN114272077A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-05 | 宁波慈溪生物医学工程研究所 | 一种双臂训练机器人及双臂训练方法 |
| CN114366552A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-19 | 威海经济技术开发区天智创新技术研究院 | 一种上肢康复训练外骨骼控制方法及系统 |
| CN114831847A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-02 | 中国农业大学 | 一种四支链并联机构颈部康复训练机器人及其力控制方法 |
| CN115157246A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-11 | 深圳市灵手科技有限公司 | 一种理疗机器人及其理疗方法 |
| CN115946131A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 之江实验室 | 一种柔性关节机械臂运动控制仿真计算方法及装置 |
| CN117085301A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 中国科学院自动化研究所 | 基于虚拟现实的康复机器人多反馈康复训练方法及系统 |
| CN117116459A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 中国科学院自动化研究所 | 康复机器人主动康复训练控制方法及装置 |
| CN117991719A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 华中科技大学 | 用于机器人磨抛力控制的动态摩擦建模与补偿方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060247904A1 (en) * | 2001-06-29 | 2006-11-02 | Behzad Dariush | Exoskeleton controller for a human-exoskeleton system |
| CN101612735A (zh) * | 2009-07-24 | 2009-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 移动机器人视觉系统防抖装置与防抖补偿控制方法 |
| CN103655122A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 上海交通大学 | 融合功能性电刺激的膝关节外骨骼系统 |
| WO2017105996A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Torque control methods and devices for powered orthosis |
| CN108319144A (zh) * | 2018-02-21 | 2018-07-24 | 湘潭大学 | 一种机器人轨迹跟踪控制方法及系统 |
-
2018
- 2018-10-23 CN CN201811237005.0A patent/CN109223444B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060247904A1 (en) * | 2001-06-29 | 2006-11-02 | Behzad Dariush | Exoskeleton controller for a human-exoskeleton system |
| CN101612735A (zh) * | 2009-07-24 | 2009-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 移动机器人视觉系统防抖装置与防抖补偿控制方法 |
| CN103655122A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 上海交通大学 | 融合功能性电刺激的膝关节外骨骼系统 |
| WO2017105996A1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Torque control methods and devices for powered orthosis |
| CN108319144A (zh) * | 2018-02-21 | 2018-07-24 | 湘潭大学 | 一种机器人轨迹跟踪控制方法及系统 |
Cited By (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109924984A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-25 | 上海电气集团股份有限公司 | 基于人体运动意图检测的机器人运动控制方法及系统 |
| CN109924984B (zh) * | 2019-03-22 | 2022-01-21 | 上海电气集团股份有限公司 | 基于人体运动意图检测的机器人运动控制方法及系统 |
| CN110787026A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-14 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种基于多传感器信息的运动异常保护方法及康复设备 |
| CN110787026B (zh) * | 2019-11-11 | 2022-04-12 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种基于多传感器信息的运动异常保护方法及康复设备 |
| CN112847327B (zh) * | 2019-11-12 | 2022-02-11 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于协作机器人关节的柔顺控制方法 |
| CN112847327A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于协作机器人关节的柔顺控制方法 |
| CN110940301A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-31 | 杭州电子科技大学 | 关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法 |
| CN110940301B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-06-01 | 杭州电子科技大学 | 关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法 |
| CN111419644A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-07-17 | 上海神泰医疗科技有限公司 | 康复机器人的操作方法、康复机器人及可读存储介质 |
| CN111956452B (zh) * | 2020-08-29 | 2022-08-02 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种上肢康复机器人控制方法及装置 |
| CN111956452A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-11-20 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种上肢康复机器人控制方法及装置 |
| CN112932897A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种康复机器人运动的方法、装置及其康复机器人 |
| CN112932897B (zh) * | 2021-01-28 | 2023-11-28 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种康复机器人运动的方法、装置及其康复机器人 |
| CN112936278A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人的人机协作控制方法、装置和机器人 |
| CN112936278B (zh) * | 2021-02-07 | 2022-07-29 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人的人机协作控制方法、装置和机器人 |
| CN112809687B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-04-12 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种机器人控制器的仿真方法、装置及设备 |
| CN112809687A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-05-18 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种机器人控制器的仿真方法、装置及设备 |
| CN113197752A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 华中科技大学 | 一种上肢康复机器人的肢体重力动态补偿方法 |
| CN113855473B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-08-15 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制外骨骼机器人的方法、装置和外骨骼机器人 |
| CN113855474A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制两个康复机器人的方法、装置和康复机器人系统 |
| CN113855473A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制外骨骼机器人的方法、装置和外骨骼机器人 |
| CN113855474B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-10-31 | 上海傅利叶智能科技有限公司 | 用于控制两个康复机器人的方法、装置和康复机器人系统 |
| CN113655719B (zh) * | 2021-09-01 | 2023-11-17 | 东南大学 | 一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法 |
| CN113655719A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-16 | 东南大学 | 一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法 |
| CN114272077A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-05 | 宁波慈溪生物医学工程研究所 | 一种双臂训练机器人及双臂训练方法 |
| CN114366552A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-19 | 威海经济技术开发区天智创新技术研究院 | 一种上肢康复训练外骨骼控制方法及系统 |
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| CN114831847A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-02 | 中国农业大学 | 一种四支链并联机构颈部康复训练机器人及其力控制方法 |
| CN114831847B (zh) * | 2022-03-29 | 2023-06-09 | 中国农业大学 | 一种四支链并联机构颈部康复训练机器人及其力控制方法 |
| CN115157246A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-11 | 深圳市灵手科技有限公司 | 一种理疗机器人及其理疗方法 |
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