CN113081666A - 康复机器人的虚拟限位的方法、装置和康复机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及康复训练器械的技术领域，公开一种康复机器人的虚拟限位的方法。该康复机器人的虚拟限位的方法包括：在康复机器人的当前状态下，获得康复机器人的当前位置；获得用户施加给康复机器人的当前力；如果当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；根据第二阻抗控制策略获得与当前力相对应的第一预设位置；根据第一预设位置控制康复机器人；其中，第一阻抗控制策略的刚度特性弱于第二阻抗控制策略的刚度特性。采用该康复机器人的虚拟限位的方法可提高康复机器人的使用寿命。本申请还公开一种康复机器人的虚拟限位的装置和康复机器人。

Description

康复机器人的虚拟限位的方法、装置和康复机器人

技术领域

本申请涉及康复训练器械的技术领域，例如涉及一种康复机器人的虚拟限位的方法、装置和康复机器人。

背景技术

目前，康复训练是指损伤后进行有利于恢复或改善功能的身体活动。在康复训练过程中，用户通常需要在专业人员的指导下，完成一系列特定轨迹的特定动作。现有技术中的一些康复器械，可辅助用户更好地完成特定动作，这样可节省专业人员的人力。在现有的康复训练器械中，例如上肢康复机器人，上肢康复机器人包括手托和活动板，手托设置在活动板上，手托能够在活动板上滑动，用户握住手托，在手托的带动下完成特定动作，或者，用户在手托的辅助下，使用较小的力量即可完成特定动作。该上肢康复机器人的活动板上具有一定的范围，即，受托的活动范围具有一定的活动范围，可利用一定的机械结构限定手托的活动范围。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

机械限位对康复机器人具有一定的冲击，不利于提高康复机器人的使用寿命。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种康复机器人的虚拟限位的方法、装置和康复机器人，以解决物理限位对康复机器人损害大的技术问题。

在一些实施例中，康复机器人的虚拟限位的方法包括：在康复机器人的当前状态下，获得所述康复机器人的当前位置；获得用户施加给所述康复机器人的当前力；如果所述当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到所述第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；根据第二阻抗控制策略获得与所述当前力相对应的第一预设位置；根据所述第一预设位置控制所述康复机器人；其中，所述第一限位位置为限位边界上的位置，所述限位边界由一个或多个限位位置组成，所述第一阻抗控制策略的刚度特性弱于所述第二阻抗控制策略的刚度特性。

可选地，所述第一阻抗控制策略包括：

其中，x为所述康复机器人的位置，M₁为所述康复机器人的第一期望惯性参数，B₁为所述康复机器人的第一期望阻尼参数，F_m为用户施加给所述康复机器人的力。

可选地，所述第二阻抗控制策略包括：

其中，x为所述康复机器人的位置，M₂为所述康复机器人的第二期望惯性参数，M₂＞M₁，B₂为所述康复机器人的第二期望阻尼参数，B₂＞B₁，K为所述康复机器人的期望刚度参数，F_m为用户施加给所述康复机器人的力。

可选地，在根据所述第一预设位置控制所述康复机器人之后，康复机器人虚拟限位的方法还包括：获得所述康复机器人的第一速度；其中，所述第一速度为所述康复机器人的位置沿所述第一方向由未达到第一限位位置切换至达到第一限位位置时的所述康复机器人的速度；获得所述第一速度相对于限位边界的镜像速度；其中，所述限位边界由多个限位位置组成；获得所述康复机器人的当前速度；如果所述当前速度大于所述镜像速度，则减小所述第二期望惯性参数M₂和/或增大所述第二期望阻尼参数B₂。

可选地，在根据所述第一预设位置控制所述康复机器人之后，康复机器人虚拟限位的方法还包括：

如果所述康复机器人的当前速度小于或等于所述镜像速度，则由所述第二阻抗控制策略切换至所述第一阻抗控制策略；根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人，其中，所述康复机器人沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向分别指向所述限位边界的两侧；或者

如果所述当前位置达到第二限位位置，则由所述第二阻抗控制策略切换至所述第一阻抗控制策略；根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人；其中，所述第二限位位置为所述限位边界上的位置，所述康复机器人沿第二方向运动，所述第二方向和所述第一方向分别指向所述限位边界的两侧。

可选地，根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人，包括：

根据所述第一阻抗控制策略，获得与所述当前力相对应的第二预设位置；

根据所述第二预设位置控制所述康复机器人。

可选地，在获得用户施加给所述康复机器人的当前力之后，康复机器人虚拟限位的方法还包括：如果所述当前位置沿所述第一方向未达到所述第一限位位置，则根据所述第一阻抗控制策略，获得与所述当前力相对应的第三预设位置；根据所述第三预设位置控制所述康复机器人。

在一些实施例中，复机器人的虚拟限位的装置包括第一获得模块、第二获得模块、切换模块、第三获得模块和控制模块；其中，第一获得模块被配置为在康复机器人的当前状态下，获得康复机器人的当前位置；第二获得模块被配置为获得用户施加给所述康复机器人的当前力；切换模块被配置为如果所述当前位置由未达到第一限位位置，切换至达到所述第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；第三获得模块被配置为根据第二阻抗控制策略获得与所述当前力相对应的第一预设位置；控制模块被配置为根据所述第一预设位置控制所述康复机器人；其中，所述第一限位位置为限位边界上的位置，所述限位边界由一个或多个限位位置组成，所述第一阻抗控制策略的刚度特性弱于所述第二阻抗控制策略的刚度特性。

在一些实施例中，康复机器人的虚拟限位的装置包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行前述实施例提供的康复机器人的虚拟限位的方法。

在一些实施例中，康复机器人包括前述实施例提供的康复机器人的虚拟限位的装置。

本公开实施例提供的康复机器人的虚拟限位的方法、装置和康复机器人，可以实现以下技术效果：

在用户拖动机器人运动的过程中，如果机器人移动到了虚拟限位的位置，如第一限位位置，则将机器人的控制策略由刚度特性较弱的第一阻抗控制策略调整为刚度特性较强的第二阻抗控制策略，使康复机器人在第一限位位置具备一定的反弹效果，第一限位位置限定了康复机器人的活动范围。在这个限位过程中，康复机器人的各部件之间没有碰撞，减少了碰撞冲击对康复机器人寿命的不利影响，提高了康复机器人的使用寿命。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或一个以上实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件视为类似的元件，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的方法的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的方法的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种根据预设位置控制康复机器人的控制框图的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的装置的示意图；

图5是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的装置的示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或一个以上实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

图1是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的方法的示意图。结合图1所示，康复机器人的虚拟限位的方法包括：

S101、在康复机器人的当前状态下，获得康复机器人的当前位置。

在本公开实施例提供的本康复机器人的虚拟限位的方法中，术语“康复机器人”指的是机器人整体中的被控活动部件。例如，上肢康复机器人包括手托、活动板和支座，其中，支座与活动板连接，用于支撑该活动板，手托设置在活动扳上，且手托可在活动板上移动。在这种情况下，支座、活动板和手托构成了机器人整体，手托为被控活动部件，术语“康复机器人”可指手托，康复机器人的当前位置即为手托的当前位置。

在具体应用中，可通过位置传感器检测获得康复机器人的当前位置，也可通过图像识别技术确定康复机器人的当前位置，本公开实施例对获得康复机器人的当前位置的具体方式不做限定。

S102、获得用户施加给康复机器人的当前力。

用户在康复机器人的辅助下进行康复训练的过程中，用户与康复机器人之间存在力的交互。可利用力传感器获得用户施加给康复机器人的当前力，例如，在上肢康复机器人的应用场景中，可在手托上设置力传感器，并通过该力传感器获得用户施加给康复机器人的当前力。该实施例仅对获得用户施加给康复机器人的当前力的过程进行示例性说明，不够成对获得当前力的具体方式的限定。

S103、如果当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略。

例如，在康复机器人沿第一方向运动的过程中，实时比较当前位置与第一限位位置的大小关系，在上一次比较过程中，当前位置未达到第一限位位置；在当前比较过程中，当前位置达到第一限位位置，则确定此时当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到第一限位位置，此时执行由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略。

第一限位位置为限位边界上的位置，限位边界由一个或多个限位位置组成。

其中，术语“未达到”和术语“达到”在不同的应用场景中具有不同的含义。例如，如果康复机器人在沿第一方向向第一限位位置移动的过程中，康复机器人的位置在数值上不断增大，此时如果表示当前位置的数值小于表示第一限位位置的数值，则确定“当前位置沿第一方向未达到第一限位位置”，如果表示当前位置的数值大于或等于表示第一限位位置的数值，则确定“当前位置沿第一方向达到第一限位位置”；如果康复机器人在沿第一方向向第一限位位置移动的过程中，康复机器人的位置在数值上不断减小，此时如果表示当前位置的数值大于表述第一限位位置的数值，则确定“当前位置沿第一方向未达到第一限位位置”，如果表示当前位置的数值小于或等于表示第一限位位置的数值，则确定“当前位置沿第一方向达到第一限位位置”。本申请的其他“未达到”和“达到”，可参考该本该实施例中“未达到”和“达到”的具体含义，不再一一赘述。

在上述步骤中，第一阻抗控制策略的刚度特性弱于第二阻抗控制策略的刚度特性。

例如，第一阻抗控制策略可包括：

其中，x为康复机器人的位置，M₁为康复机器人的第一期望惯性参数，B₁为康复机器人的第一期望阻尼参数，F_m为用户施加给康复机器人的力。

第二阻抗控制策略可包括：

其中，x为康复机器人的位置，M₂为康复机器人的第二期望惯性参数，M₂＞M₁，B₂为康复机器人的第二期望阻尼参数，B₂＞B₁，K为康复机器人的期望刚度参数，F_m为用户施加给康复机器人的力。

在一些实际应用中，第二期望惯性参数M₂可以为第一期望惯性参数M₁的3倍及以上，第二期望阻尼参数B₂可以为第一期望阻尼参数B₁的3倍及以上。

惯性是物体的一种固有属性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度，质量是对物体惯性大小的量度。根据公式F＝ma，对物体施加的作用力一定时，物体质量越大，加速度越小，对运动的调节越慢，也就是说，机器人末端的接触力调节越慢，为了使机器人末端的接触力更快的达到期望的力，应选择更小的期望惯性参数M(第一期望惯性参数M₁或第二期望惯性参数M₂)。

阻尼指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表征。阻尼的物理意义是力的衰减，或物体在运动中能量的消散，通俗地讲就是阻止物体继续运动。当物体受到外力作用而振动时，会产生一种使外力衰减的反力，称为阻尼力。作用力与阻尼力的比为阻尼系数。阻尼力的方向总是和运动速度相反，因此材料的阻尼系数越大，意味着其减震效果或阻尼效果越好。阻尼的作用是减震，系统越不容易震荡，越容易达到稳态。

小一些的刚度可保证系统的刚度不至于对接触物体造成影响。

本公开实施例对康复机器人的期望惯性参数M(第一期望惯性参数M₁或第二期望惯性参数M₂)、期望阻尼参数B(第一期望阻尼参数B₁或第二期望阻尼参数B₂)和期望刚度参数K不做具体限定，本领域技术人员可根据实际需求以及惯性参数、阻尼参数和刚度参数的特性选择合适的期望惯性参数M(第一期望惯性参数M₁或第二期望惯性参数M₂)、期望阻尼参数B(第一期望阻尼参数B₁或第二期望阻尼参数B₂)和期望刚度参数K。

在一些实际应用中，如果当前位置沿第一方向未达到第一限位位置，则根据第一阻抗控制策略，获得与当前力相对应的第三预设位置，根据第三预设位置控制康复机器人。其中，第一阻抗控制策略可以以公式的形式体现，在当前位置沿第一方向未达到第一限位位置的情况下，将当前力带入表示第一阻抗控制策略的公式中，即可获得当前力相对应的第三预设位置。

S104、根据第二阻抗控制策略获得与当前力相对应的第一预设位置。

第二阻抗控制策略以公式的形式体现，将当前力待入表示第二阻抗控制策略的公式中，即可获得与当前力相对应的第一预设设置。

S105、根据第一预设位置控制康复机器人。

在用户拖动机器人运动的过程中，如果机器人移动到了虚拟限位的位置，如第一限位位置，则将机器人的控制策略由刚度特性较弱的第一阻抗控制策略调整为刚度特性较强的第二阻抗控制策略，使康复机器人在第一限位位置具备一定的反弹效果，第一限位位置限定了康复机器人的活动范围。在这个限位过程中，康复机器人的各部件之间没有碰撞，减少了碰撞冲击对康复机器人寿命的不利影响，提高了康复机器人的使用寿命。

在一些应用场景中，多个限位位置依次连接，形成一个限位边界，则该限位边界可为康复机器人划定保护范围，使康复机器人在保护范围内移动。

并且，限位位置的数量为多个，且多个限位位置形成一个限位边界的情况下，第一阻抗控制策略包括

同时第二阻抗控制策略包括

可使限位边界形成“虚拟墙壁”，使康复机器人具备一定的“反弹”效果。

图2是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的方法的示意图。本公开实施例以将该方法应用于当前位置沿第一方向达到第一限位位置后，并根据第一预设位置控制康复机器人的过程进行实例性说明。

结合图2所示，在根据第一预设位置控制康复机器人之后，康复机器人的虚拟限位的方法还包括：

S201、获得康复机器人的第一速度；其中，第一速度为康复机器人的位置沿第一方向由未达到第一限位位置切换至达到第一限位位置时的康复机器人的速度。

S202、获得第一速度相对于限位边界的镜像速度。

这里的镜像速度与第一速度相对于限位边界对称。

S203、获得康复机器人的当前速度。

S204、如果当前速度大于镜像速度，则减小第二期望惯性参数M₂和/或增大第二期望阻尼参数B₂。

在上述步骤中，可以单独减小第二期望惯性参数M₂，维持第二期望阻尼参数B₂不变；或者，可以单独增大第二期望阻尼参数B₂，维持第二期望惯性参数M₂不变；或者，同时减小第二期望惯性参数M₂和增大第二期望阻尼参数B₂。本领域技术人员可依据期望惯性参数以及期望阻尼参数的具体含义，选择合适的调整第二期望惯性参数M₂和/或第二期望阻尼参数B₂的方式，本公开实施例对调整第二期望惯性参数M₂和/或第二期望阻尼参数B₂的方式不做具体限定。

在康复机器人达到限位边界后，通过上述方式可使康复机器人的速度更快地小于或等于康复机器人沿第一方向达到第一限位位置的瞬时速度，可更真实地模拟“虚拟墙壁”(限位边界)的反弹效果。

可选地，在根据第一预设位置控制康复机器人之后，康复机器人的虚拟限位的方法还包括：

如果当前位置达到第二限位位置，则由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略；根据第一阻抗控制策略控制康复机器人；其中，第二限位位置为限位边界上的位置，康复机器人沿第二方向运动，第二方向和第一方向分别指向限位边界的两侧。

上述过程为康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略的过程，在康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略之后，完整的模拟了一次康复机器人与限位边界的碰撞过程。

可选地，在根据第一预设位置控制康复机器人之后，康复机器人的虚拟限位的方法还包括：

如果康复机器人的当前速度小于或等于镜像速度，则由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略；根据第一阻抗控制策略控制康复机器人，其中，康复机器人沿第二方向运动，第二方向与第一方向分别指向限位边界的两侧。

上述过程为康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略的过程，在康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略之后，完整的模拟了一次康复机器人与限位边界的碰撞过程。

在实际应用场景中，在由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略，并再由第二阻抗控制策略切换回第一阻抗控制策略后，模拟了一次完整的康复机器人与限位边界的碰撞过程。并且在碰撞过程中，康复机器人由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略的切换条件，不同于康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略的切换条件，这样可避免康复机器人在不同阻抗控制策略(第一阻抗控制策略和第二阻抗控制策略)之间的重复切换，提高了康复机器人的控制稳定性。

可选地，在根据第一预设位置控制康复机器人之后，康复机器人的虚拟限位的方法还包括：

如果当前位置达到第二限位位置，且康复机器人的当前速度小于或等于镜像速度，则由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略；根据第一阻抗控制策略控制康复机器人，其中，康复机器人沿第二方向运动，第二方向和第一方向分别指向限位边界的两侧。

康复机器人由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略的切换条件，不同于康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略的切换条件，这样可避免康复机器人在不同阻抗控制策略之间的重复切换，提高了康复机器人的控制稳定性。

进一步地，“当前位置达到第二限位位置，且康复机器人的当前速度小于或等于镜像速度”为康复机器人由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗策略的切换条件，在该切换条件中，同时考虑康复机器人的当前速度和当前位置，可更真实地模拟康复机器人与限位边界的碰撞过程。

可选地，在由第二阻抗控制策略切换至第一阻抗控制策略之后，根据第一阻抗控制策略控制康复机器人，包括：根据第一阻抗控制策略，获得与当前力相对应的第二预设位置；根据第二预设位置控制康复机器人。其中，第一阻抗控制策略可以以公式的形式体现，将当前力带入表示第一阻抗控制策略的公式中，即可获得与当前力相对应的第二预设位置。

图3是本公开实施例提供的一种根据预设位置控制康复机器人的控制框图的示意图，这里的预设位置可以是前述实施例的第一预设位置、第二预设位置和第三预设位置中任意一个。结合图3所示，将预设位置Pr(第一预设位置、第二预设位置或第三预设位置)与实际位置Pm的位置差值Pe输入至位置控制器31，位置控制器31输出预设速度Vr，将预设速度Vr和实际速度Vm的速度差值Ve输入速度控制器32，速度控制器32输出力矩τ，依据力矩τ对康复机器人33进行控制。

其中，上述位置控制器31可以是比例-积分-微分(Proportion IntegrationDifferentiation，PID)控制器，还可以是线性二次型调节器(Linear QuadraticRegulator，LQR)，本公开实施例对位置控制器31的具体类型不做具体限定，本领域技术人员根据实际需求选择合适类型的位置控制器31即可。

上述速度控制器32可以是PID控制器，还可以是LQR，本公开实施例对速度控制器32的具体类型不做限定，本领域技术人员根据实际需求选择合适类型的速度控制器32即可。

当然，在一些实际应用中，可将上述速度控制器32舍弃，只以一个位置控制器21对机器人进行控制(图中未示出)。图3仅是对根据预设位置控制康复机器人的过程的示例性说明，不对本申请中康复机器人的虚拟限位的方法构成限定。

图4是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的装置的示意图。结合图4所示，康复机器人的虚拟限位的装置包括第一获得模块41、第二获得模块42、切换模块43、第三获得模块44和控制模块45，其中，第一获得模块41被配置为在康复机器人的当前状态下，获得康复机器人的当前位置；第二获得模块42被配置为获得用户施加给康复机器人的当前力；切换模块43被配置为如果当前位置由未达到第一限位位置，切换至达到第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；第三获得模块44被配置为根据第二阻抗控制策略获得与当前力相对应的第一预设位置；控制模块45被配置为根据第一预设位置控制康复机器人；其中，第一阻抗控制策略的刚度特性弱于第二阻抗控制策略的刚度特性。

本公开实施例中提供的康复机器人的虚拟限位的装置与前述实施例中提供的康复机器人的虚拟限位的方法一一对应，前述对康复机器人的虚拟限位的方法中各特征的限定，同样适用与本康复机器人的虚拟限位的装置，这里不再一一赘述。

图5是本公开实施例提供的一种康复机器人的虚拟限位的装置的示意图。结合图5所示，康复机器人的虚拟限位的装置包括：

处理器(processor)51和存储器(memory)52，还可以包括通信接口(Communication Interface)53和总线54。其中，处理器51、通信接口53、存储器52可以通过总线54完成相互间的通信。通信接口53可以用于信息传输。处理器51可以调用存储器52中的逻辑指令，以执行前述实施例提供的康复机器人的虚拟限位的方法。

此外，上述的存储器52中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器52作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的软件程序、指令以及模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。

存储器52可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种康复机器人，包含前述实施例提供的康复机器人的虚拟限位的装置。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行前述实施例提供的康复机器人的虚拟限位的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行前述实施例提供的康复机器人虚拟限位的方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或一个以上指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例中方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机读取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或一个以上用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种康复机器人的虚拟限位的方法，其特征在于，包括：

在康复机器人的当前状态下，获得所述康复机器人的当前位置；

获得用户施加给所述康复机器人的当前力；

如果所述当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到所述第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；

根据第二阻抗控制策略获得与所述当前力相对应的第一预设位置；

根据所述第一预设位置控制所述康复机器人；

其中，所述第一限位位置为限位边界上的位置，所述限位边界由一个或多个限位位置组成，所述第一阻抗控制策略的刚度特性弱于所述第二阻抗控制策略的刚度特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阻抗控制策略包括：

其中，x为所述康复机器人的位置，M₁为所述康复机器人的第一期望惯性参数，B₁为所述康复机器人的第一期望阻尼参数，F_m为用户施加给所述康复机器人的力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二阻抗控制策略包括：

其中，x为所述康复机器人的位置，M₂为所述康复机器人的第二期望惯性参数，M₂＞M₁，B₂为所述康复机器人的第二期望阻尼参数，B₂＞B₁，K为所述康复机器人的期望刚度参数，F_m为用户施加给所述康复机器人的力。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据所述第一预设位置控制所述康复机器人之后，还包括：

获得所述康复机器人的第一速度；其中，所述第一速度为所述康复机器人的位置沿所述第一方向由未达到第一限位位置切换至达到第一限位位置时的所述康复机器人的速度；

获得所述第一速度相对于限位边界的镜像速度；

获得所述康复机器人的当前速度；

如果所述当前速度大于所述镜像速度，则减小所述第二期望惯性参数M₂和/或增大所述第二期望阻尼参数B₂。

5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，在根据所述第一预设位置控制所述康复机器人之后，还包括：

如果所述康复机器人的当前速度小于或等于所述镜像速度，则由所述第二阻抗控制策略切换至所述第一阻抗控制策略；根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人，其中，所述康复机器人沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向分别指向所述限位边界的两侧；和/或

如果所述当前位置达到第二限位位置，则由所述第二阻抗控制策略切换至所述第一阻抗控制策略；根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人；其中，所述第二限位位置为所述限位边界上的位置，所述康复机器人沿第二方向运动，所述第二方向和所述第一方向分别指向所述限位边界的两侧。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第一阻抗控制策略控制所述康复机器人，包括：

根据所述第一阻抗控制策略，获得与所述当前力相对应的第二预设位置；

根据所述第二预设位置控制所述康复机器人。

7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在获得用户施加给所述康复机器人的当前力之后，还包括：

如果所述当前位置沿所述第一方向未达到所述第一限位位置，则根据所述第一阻抗控制策略，获得与所述当前力相对应的第三预设位置；

根据所述第三预设位置控制所述康复机器人。

8.一种康复机器人的虚拟限位的装置，其特征在于，包括：

第一获得模块，被配置为在康复机器人的当前状态下，获得康复机器人的当前位置；

第二获得模块，被配置为获得用户施加给所述康复机器人的当前力；

切换模块，被配置为如果所述当前位置沿第一方向由未达到第一限位位置，切换至达到所述第一限位位置，则由第一阻抗控制策略切换至第二阻抗控制策略；

第三获得模块，被配置为根据第二阻抗控制策略获得与所述当前力相对应的第一预设位置；

控制模块，被配置为根据所述第一预设位置控制所述康复机器人；

其中，所述第一限位位置为限位边界上的位置，所述限位边界由一个或多个限位位置组成，所述第一阻抗控制策略的刚度特性弱于所述第二阻抗控制策略的刚度特性。

9.一种康复机器人的虚拟限位的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至7任一项所述的康复机器人的虚拟限位的方法。

10.一种康复机器人，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的康复机器人的虚拟限位的装置。

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