CN113642124A - 一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质 - Google Patents

一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质 Download PDF

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CN113642124A CN202110923770.3A CN202110923770A CN113642124A CN 113642124 A CN113642124 A CN 113642124A CN 202110923770 A CN202110923770 A CN 202110923770A CN 113642124 A CN113642124 A CN 113642124A
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Abstract

本发明公开了一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质，该方法包括：生成人体模型，基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优；将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。本发明通过为人体设置随机构造区域和数学描述，以人体步态机械功最小为目标函数，对无源助力外骨骼作用于人体的位置参数和动力学参数进行寻优，得出用于辅助下肢行走、跑步、上楼梯和下楼梯等步态并减少人体消耗的无源助力外骨骼。

Description

一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质
技术领域
本发明属于可穿戴机器人的技术领域，具体涉及一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质。
背景技术
人类希望自己有足够的力量去执行任意的行动，但往往受到人体机能的限制。人体外骨骼技术，可以增强人体行动能力、减轻负重、辅助运动，其本质是一种可穿戴式的辅助机械或机电系统。人类通过这项技术的发展，可以做到之前无法完成的任务，解放了人的更多自由。
人体在运动时，步态周期内施加动力和施加阻力均需要消耗能量。无源助力外骨骼由于其缺乏能量，因此其原理主要是通过转移人体在步态周期内的机械能从而达到对应的辅助效果。某些无源助力外骨骼的原理类似汽车刹车时的能量回收，而在汽车需要动力的时候释放。其主要的作用原件即弹性材料。
常规的无源助力外骨骼构建策略往往是根据期望的辅助区域(如髋关节辅助或者踝关节辅助)构造模型，然后优化无源助力外骨骼弹性元件刚度等参数问题。本申请希望通过人机模型，将无源助力外骨骼的辅助区域也作为优化考虑的对象。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法、系统及介质，通过为人体设置随机构造区域和数学描述，以人体步态机械功最小为目标函数，对无源助力外骨骼作用于人体的位置参数和动力学参数进行寻优，得出用于辅助下肢行走、跑步、上楼梯和下楼梯等步态并减少人体消耗的无源助力外骨骼。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一个方面，提供了一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，包括下述步骤：
S1、生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
S2、确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
S3、以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优；
S4、将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
作为优选的技术方案，所述人体模型为二维模型，且每个人体单元被编号；所述无源助力外骨骼辅助区域为双矩形区域，其无源助力外骨骼辅助的某位置由区域位置数χ、构造数εz这两个变量确定，其中，区域位置数χ通过下式解算为单元编号i和构造数εx：
Figure BDA0003208429750000021
εx＝χ-i+1。
作为优选的技术方案，利用单元编号i、构造数εx、εz确定无源助力外骨骼辅助的某个位置，如下式：
Figure BDA0003208429750000022
其中，xinst和zinst为无源助力外骨骼辅助位置在单元编号i对应的人体单元下的相对坐标；式中的除相对坐标xinst和zinst，以及构造数εx、εz之外的变量为单元可行辅助区域参数。
作为优选的技术方案，所述基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域的过程中，采用对称构造，即通过对称性根据已有的辅助位置变量构造对称的无源助力外骨骼，具体如下式：
iu′＝φ(iu)；
Figure BDA0003208429750000031
其中，iu′为某侧人体单元编号，iu为对称侧人体单元编号，φ(·)为对称编号映射，εu，ori为某侧构造数，εu′，ori为对称侧构造数，T为垂直于人体矢状面的坐标轴方向集合。
作为优选的技术方案，所述无源助力外骨骼的结构变量为两组辅助位置，用于描述无源助力外骨骼挂载的两端，即区域位置数χ1，构造数εz1，区域位置数χ2和构造数εz2；所述动力学的变量为弹性元件反应阈值L0和弹性元件刚度kbot，基于动力学变量，无源助力外骨骼对人体影响的动力学方程为：
Figure BDA0003208429750000032
nbot,1＝nbot,2＝0；
其中，fbot,1为辅助点t1的力，fbot,2为辅助点t2的力，t1和t2为描述无源助力外骨骼挂载的两端，即两组辅助位置的点；nbot,1为辅助点t1的力矩，nbot，2为辅助点t2的力矩，p1和p2分别为无源助力外骨骼两端挂载在两处人体部位的地面坐标系坐标。
作为优选的技术方案，所述人体机械功的计算具体如下式：
Figure BDA0003208429750000041
其中，w为人体机械功，Mj为第j个关节的力矩，ωj为第j个关节的角速度，k为人体关节总数，t0和t1分别为一个步态周期的起始和终止时间。
作为优选的技术方案，所述对变量进行优化算法寻优的步骤中，施加一个或数个惩罚，用于优化寻优结果，具体如下：
对于产生作用力较小的无源助力外骨骼力施加小作用力约束惩罚为：
w′1＝w+λnfMnf,∑fbot＜fth；
其中，w为人体机械功；w1 ′为施加小作用力约束惩罚后的目标函数；Mnf为作用力较小无源助力外骨骼惩罚因子，λnf为小作用力约束惩罚标准化系数；fbot为步态周期内某一时刻的无源助力外骨骼作用力，∑fbot为整个步态周期内的无源助力外骨骼作用力；fth为力惩罚阈值；
对于两端作用于同一个单元的无源助力外骨骼施加惩罚为：
w′2＝w+λreMre,i1＝i2；
其中，w2 ′为施加重复单元惩罚后的目标函数；Mre为重复作用同一单元无源助力外骨骼惩罚因子；λre为重复单元惩罚标准化系数；
对于跨侧结构施加惩罚为：
Figure BDA0003208429750000042
其中，w′3为施加跨侧结构惩罚后的目标函数；Msy为跨侧结构惩罚因子，Yi为同属一侧的单元编号集合，λsy为跨测结构惩罚标准化系数；
对于前后结构施加惩罚为：
w′4＝w+λfbMfb,(εx1-μ1)(εx2-μ2)＜0；
Figure BDA0003208429750000043
其中，w′4为施加前后结构惩罚后的目标函数；Mfb为前后结构惩罚因子，μ1和μ2为无源助力外骨骼两端安装点对应的μ值，λfb为前后结构惩罚标准化系数。
作为优选的技术方案，所述对变量进行优化算法寻优具体采用遗传算法，具体包括以下步骤：
初始化个体；
计算个体适应度：分配区域位置数χ、构造数εz；解算无源助力外骨骼的动力学参数和安装位置坐标，并根据对称性生成对称的无源助力外骨骼；代入模型，根据目标函数计算得出个体适应度；
选择；
交叉、变异；
产生下一代并计算个体适应度，直到达到遗传算法代数上限。
本发明的另一个方面，还提供了一种多单元协同无源助力外骨骼的构建系统，应用于上述的一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，包括模型及辅助区域构建模块、骨骼结构及动力学变量计算模块以及优化输出模块；
所述模型及辅助区域构建模块用于生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
所述骨骼结构及动力学变量计算模块用于确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
所述优化输出模块用于以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优，并且将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)相比于其他发明方法，本发明通过结合人体-外骨骼模型及以人体机械功最小为目标寻找无源助力外骨骼，充分考虑了外骨骼对人体的影响，使得设计的外骨骼对人体的辅助更加准确有效。
(2)本发明通过构建辅助区域的数学描述，在设计构造外骨骼时未限制外骨骼的辅助区域和对应的动力学参数，通过优化算法充分的搜寻可行和更好的无源助力外骨骼设计构造结果。使得该方法可以极大的扩展被动外骨骼设计空间，从而从理论上可以打破传统的外骨骼辅助关节、区域和能量传递路线，创新出更多可以辅助人体的外骨骼设计构造。
(3)通过在寻优算法引入构造的惩罚项，使得寻优过程可以尽量筛除不符合工程设计要求和无法产生有效辅助的设计，实现构造设计优化过程的快速收敛，快速产生满足设计条件的无源助力外骨骼。
附图说明
图1是本发明实施例的无源助力外骨骼的安装位置对应关系示意图；
图2是本发明实施例的无源助力外骨骼的结构参数示意图；
图3是本发明实施例的辅助区域示意图；
图4是本发明实施例遗传算法寻优结果及过程示意图；
图5是本发明实施例一种多单元协同无源助力外骨骼的构建系统的结构示意图；
图6是本发明实施例的存储介质的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1、图2所示，本实施例提供了一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤S1、生成人体模型，基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
更进一步的，在本实施例中，生成的人体模型为二维七杆模型，且每个人体单元被编号，并根据每个人体单元生成对应的辅助区域，如图3所示。其中，辅助区域参数如表1所示：
Figure BDA0003208429750000071
表1.辅助区域参数
更进一步的，在本实施例中，所述无源助力外骨骼辅助区域为双矩形区域，其无源助力外骨骼辅助的某位置由区域位置数χ、构造数εz这两个变量确定，其中，区域位置数χ通过下式解算为单元编号i和构造数εx：
Figure BDA0003208429750000081
εx＝χ-i+1。
更进一步的，在本实施例中，利用单元编号i、构造数εx、εz确定无源助力外骨骼辅助的某个位置，如下式：
Figure BDA0003208429750000082
zinst＝zmin+εz(zmax-zmin)；
其中，xinst和zinst为无源助力外骨骼辅助位置在单元编号i对应的人体单元下的相对坐标；式中的除相对坐标xinst和zinst，以及构造数εx、εz之外的变量为单元可行辅助区域参数。
更进一步的，在本实施例中，可采用对称构造，即通过对称性根据已有的辅助位置变量构造对称的无源助力外骨骼，具体如下式：
iu′＝φ(iu)；
Figure BDA0003208429750000083
其中，iu′为某侧人体单元编号，iu为对称侧人体单元编号，φ(·)为对称编号映射，T为垂直于人体矢状面的坐标轴方向集合。
步骤S2、确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
更进一步的，在本实施例中，所述无源助力外骨骼的结构变量为两组辅助位置，用于描述无源助力外骨骼挂载的两端，即区域位置数χ1，构造数εz1，区域位置数χ2和构造数εz2；所述动力学的变量为弹性元件反应阈值L0和弹性元件刚度kbot，基于动力学变量，无源助力外骨骼对人体影响的动力学方程为：
Figure BDA0003208429750000091
nbot,1＝nbot,2＝0；
其中，fbot,1为辅助点t1的力，fbot,2为辅助点t2的力，nbot,1为辅助点t1的力矩，nbot,2为辅助点t2的力矩，t1和t2为描述无源助力外骨骼挂载的两端，即两组辅助位置的点，p1和p2分别为无源助力外骨骼两端挂载在两处人体部位的地面坐标系坐标。
更进一步的，在本实施例中，为四多单元协同无源助力外骨骼构建。其中控制四个单元的无源助力外骨骼的变量具体为：
对于第一个无源助力外骨骼单元控制参数为χ1，χ2，εz1，εz2，L0,1，kbot,1；
对于第二个无源助力外骨骼单元的控制参数为χ3，χ4，εz3，εz4，L0,3，kbot,3；。
而另外两个无源助力外骨骼单元则通过对称性得到，其取值范围为：
0≤χ1≤7,0≤χ2≤7,0≤εz1≤1,0≤εz2≤1；
0≤χ3≤7,0≤χ4≤7,0≤εz3≤1，0≤εz4≤1；
0≤L0,1≤1.5,1000≤kbot,1≤15000；
0≤L0,3≤1.5,1000≤kbot,3≤15000；
其辅助区域见图2。
步骤S3、以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优；
更进一步的，在本实施例中，所述人体机械功的计算具体如下式：
Figure BDA0003208429750000092
其中，w为人体机械功，Mj为第j个关节的力矩，ωj为第j个关节的角速度，k为人体关节总数，t0和t1分别为一个步态周期的起始和终止时间。
更进一步的，在本实施例中，可施加一个或数个惩罚，用于优化寻优结果，具体如下：
(1)对于产生作用力较小的无源助力外骨骼力施加小作用力约束惩罚为：
w′1＝w+λnfMnf,∑fbot＜fth；
其中，w为人体机械功；w1 ′为施加小作用力约束惩罚后的目标函数；Mnf为作用力较小无源助力外骨骼惩罚因子，λnf为小作用力约束惩罚标准化系数；fbot为步态周期内某一时刻的无源助力外骨骼作用力，∑fbot为整个步态周期内的无源助力外骨骼作用力；fth为力惩罚阈值；
(2)对于两端作用于同一个单元的无源助力外骨骼施加惩罚为：
w′2＝w+λreMre,i1＝i2；
其中，w′2为施加重复单元惩罚后的目标函数；Mre为重复作用同一单元无源助力外骨骼惩罚因子；λre为重复单元惩罚标准化系数；
(3)对于跨侧结构(即从人体左侧连向右侧的无源助力外骨骼结构)施加惩罚为：
Figure BDA0003208429750000102
其中，w′3为施加跨侧结构惩罚后的目标函数；Msy为跨侧结构惩罚因子，Yi为同属一侧的单元编号集合，λsy为跨测结构惩罚标准化系数。
(4)对于前后结构(即无源助力外骨骼的一段连接到某单元后侧而另一端连接在某单元前侧)施加惩罚为：
w′4＝w+λfbMfb,(εx1-μ1)(εx2-μ2)＜0；
Figure BDA0003208429750000101
其中，w′4为施加前后结构惩罚后的目标函数；Mfb为前后结构惩罚因子，μ1和μ2为无源助力外骨骼两端安装点对应的μ值，λfb为前后结构惩罚标准化系数。
更进一步的，在本实施例中，最终采用的目标函数为：
min W+λnfMnf+λreMre；
更进一步的，在本实施例中，使用的优化方法为遗传算法，具体包括以下步骤：
1)初始化个体；
2)计算个体适应度，遵循：
2.1)分配区域位置数χ、构造数εz；
2.2)解算无源助力外骨骼的动力学参数和安装位置坐标，并根据对称性生成对称的无源助力外骨骼；
2.3)代入模型，根据目标函数计算得出个体适应度；
3)选择；
4)交叉、变异；
5)产生下一代并计算个体适应度(返回步骤2))，直到达到遗传算法代数上限。
步骤S4、将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
更进一步的，本实施例最优结果和遗传算法寻优过程如图4所示。最终的寻优个体参数如表2所示：
编号 位置数χ1(χ3) 位置数χ2(χ4) 构造数ε<sub>z1</sub>(ε<sub>z3</sub>) 构造数ε<sub>z2</sub>(ε<sub>z4</sub>) L<sub>0,i</sub> k<sub>bot,i</sub>
1 4.5655 5.1967 0.2243 0.9904 0.3663 2173.0
3 5.1080 4.7656 0.2741 0.8331 0.3199 3622.9
计算结果说明使用该无源助力外骨骼理论可以减少25.88％的人体机械功。
如图5所示，在本申请的另一个实施例中，提供了一种多单元协同无源助力外骨骼的构建系统，该系统包括模型及辅助区域构建模块、骨骼结构及动力学变量计算模块以及优化输出模块；
所述模型及辅助区域构建模块用于生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
所述骨骼结构及动力学变量计算模块用于确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
所述优化输出模块用于以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优，并且将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
在此需要说明的是，上述实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，该系统是应用于上述实施例的一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法。
如图6所示，在本申请的另一个实施例中，还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，具体为：
S1、生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
S2、确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
S3、以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优；
S4、将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，包括下述步骤：
生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优；
将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
2.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，所述人体模型为二维模型，且每个人体单元被编号；所述无源助力外骨骼辅助区域为双矩形区域，其无源助力外骨骼辅助的某位置由区域位置数χ、构造数εz这两个变量确定，其中，区域位置数χ通过下式解算为单元编号i和构造数εx：
Figure FDA0003208429740000011
εx＝χ-i+1。
3.根据权利要求2所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，利用单元编号i、构造数εx、εz确定无源助力外骨骼辅助的某个位置，如下式：
Figure FDA0003208429740000012
zinst＝zmin+εz(zmax-zmin)；
其中，xinst和zinst为无源助力外骨骼辅助位置在单元编号i对应的人体单元下的相对坐标；式中的除相对坐标xinst和zinst，以及构造数εx、εz之外的变量为单元可行辅助区域参数。
4.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，所述基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域的过程中，采用对称构造，即通过对称性根据已有的辅助位置变量构造对称的无源助力外骨骼，具体如下式：
iu′＝φ(iu)；
Figure FDA0003208429740000021
其中，iu′为某侧人体单元编号，iu为对称侧人体单元编号，φ(·)为对称编号映射，εu，ori为某侧构造数，εu′，ori为对称侧构造数，T为垂直于人体矢状面的坐标轴方向集合。
5.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，
所述无源助力外骨骼的结构变量为两组辅助位置，用于描述无源助力外骨骼挂载的两端，即区域位置数χ1，构造数εz1，区域位置数χ2和构造数εz2；所述动力学的变量为弹性元件反应阈值L0和弹性元件刚度kbot，基于动力学变量，无源助力外骨骼对人体影响的动力学方程为：
Figure FDA0003208429740000022
nbot，1＝nbot，2＝0；
其中，fbot，1为辅助点t1的力，fbot，2为辅助点t2的力，t1和t2为描述无源助力外骨骼挂载的两端，即两组辅助位置的点；nbot，1为辅助点t1的力矩，nbot，2为辅助点t2的力矩，p1和p2分别为无源助力外骨骼两端挂载在两处人体部位的地面坐标系坐标。
6.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，所述人体机械功的计算具体如下式：
Figure FDA0003208429740000023
其中，w为人体机械功，Mj为第j个关节的力矩，ωj为第j个关节的角速度，k为人体关节总数，t0和t1分别为一个步态周期的起始和终止时间。
7.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，所述对变量进行优化算法寻优的步骤中，施加一个或数个惩罚，用于优化寻优结果，具体如下：
对于产生作用力较小的无源助力外骨骼力施加小作用力约束惩罚为：
w′1＝w+λnfMnf，∑fbot＜fth；
其中，w为人体机械功；w′1为施加小作用力约束惩罚后的目标函数；Mnf为作用力较小无源助力外骨骼惩罚因子，λnf为小作用力约束惩罚标准化系数；fbot为步态周期内某一时刻的无源助力外骨骼作用力，∑fbot为整个步态周期内的无源助力外骨骼作用力；fth为力惩罚阈值；
对于两端作用于同一个单元的无源助力外骨骼施加惩罚为：
w′2＝w+λreMre，i1＝i2；
其中，w′2为施加重复单元惩罚后的目标函数；Mre为重复作用同一单元无源助力外骨骼惩罚因子；λre为重复单元惩罚标准化系数；
对于跨侧结构施加惩罚为：
Figure FDA0003208429740000031
其中，w′3为施加跨侧结构惩罚后的目标函数；Msy为跨侧结构惩罚因子，Yi为同属一侧的单元编号集合，λsy为跨测结构惩罚标准化系数；
对于前后结构施加惩罚为：
w′4＝w+λfbMfb，(εx1-μ1)(εx2-μ2)＜0；
Figure FDA0003208429740000032
其中，w′4为施加前后结构惩罚后的目标函数；Mfb为前后结构惩罚因子，μ1和μ2为无源助力外骨骼两端安装点对应的μ值，λfb为前后结构惩罚标准化系数。
8.根据权利要求1所述一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，其特征在于，所述对变量进行优化算法寻优具体采用遗传算法，具体包括以下步骤：
初始化个体；
计算个体适应度：分配区域位置数χ、构造数εz；解算无源助力外骨骼的动力学参数和安装位置坐标，并根据对称性生成对称的无源助力外骨骼；代入模型，根据目标函数计算得出个体适应度；
选择；
交叉、变异；
产生下一代并计算个体适应度，直到达到遗传算法代数上限。
9.一种多单元协同无源助力外骨骼的构建系统，其特征在于，应用于权利要求1-8中任一项所述的一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法，包括模型及辅助区域构建模块、骨骼结构及动力学变量计算模块以及优化输出模块；
所述模型及辅助区域构建模块用于生成人体模型，并基于人体模型构造无源助力外骨骼辅助区域；
所述骨骼结构及动力学变量计算模块用于确定无源助力外骨骼的结构和动力学的变量并设置取值范围；
所述优化输出模块用于以步态周期下人体机械功和约束惩罚之和为目标函数对变量进行优化算法寻优，并且将结果中目标函数最优的无源助力外骨骼参数作为无源助力外骨骼的构建结果。
10.一种存储介质，存储有程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一项所述的一种多单元协同无源助力外骨骼的构建方法。
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