[發明專利]一種上肢康復機器人控制方法及裝置有效
| 申請號: | 202010890864.0 | 申請日: | 2020-08-29 |
| 公開(公告)號: | CN111956452B | 公開(公告)日: | 2022-08-02 |
| 發明(設計)人: | 夏林清;李福生;范淵杰 | 申請(專利權)人: | 上海電氣集團股份有限公司 |
| 主分類號: | A61H1/02 | 分類號: | A61H1/02;A61B5/389 |
| 代理公司: | 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291 | 代理人: | 張懷陽 |
| 地址: | 200336 *** | 國省代碼: | 上海;31 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 上肢 康復 機器人 控制 方法 裝置 | ||
1.一種上肢康復機器人控制裝置,其特征在于,包括:獲取單元和處理單元,所述獲取單元和所述處理單元進行通信連接;
獲取單元,用于執行步驟S1:獲取患者的運動意圖;所述運動意圖用于表征所述患者根據自己的需求在康復訓練系統的界面中選擇出的康復訓練運動項目中的運動場景;
處理單元,用于執行步驟S2:對所述患者的運動意圖進行識別,確定出所述患者的上肢各關節的表面肌電信號,并對所述上肢各關節的表面肌電信號進行轉換處理,得到患者的上肢各關節的驅動力矩和上肢各關節的期望運動軌跡;用于執行步驟S3:依據預設的自適應控制算法對所述患者的上肢各關節的驅動力矩和所述上肢各關節的期望運動軌跡進行處理,得到上肢康復機器人各關節的驅動力矩;用于執行步驟S4:根據所述上肢康復機器人各關節的驅動力矩生成上肢康復機器人各關節的運動控制指令;用于執行步驟S5:將所述上肢康復機器人各關節的運動控制指令發送給所述上肢康復機器人,以使所述上肢康復機器人對所述患者進行康復訓練;
所述上肢各關節的期望運動軌跡包括上肢各關節的期望角度位置和上肢各關節的期望角速度;
所述處理單元具體用于:
執行步驟S31:獲取上肢康復機器人各關節的當前角度位置、當前角速度;所述上肢康復機器人各關節與所述患者的上肢各關節一一對應;
執行步驟S32:將所述上肢康復機器人各關節的當前角度位置與所述上肢各關節的期望角度位置的差值確定為上肢康復機器人各關節的角度位置誤差,并將所述上肢康復機器人各關節的當前角速度與所述上肢各關節的期望角速度的差值確定為上肢康復機器人各關節的角速度誤差;
執行步驟S33:利用高斯徑向基函數對所述上肢康復機器人各關節的角度位置誤差、所述上肢康復機器人各關節的角速度誤差進行非線性映射,確定出上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值;
執行步驟S34:基于所述上肢康復機器人各關節的角度位置誤差和所述上肢康復機器人各關節的角速度誤差,確定出上肢康復機器人各關節的滑模變量;
執行步驟S35:根據所述上肢各關節的驅動力矩、所述上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值、上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值的權重、所述上肢康復機器人各關節的滑模變量以及所述上肢康復機器人各關節的角度位置誤差,確定出所述上肢康復機器人各關節的驅動力矩。
2.如權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述步驟S2包括下述步驟:
S21:對所述上肢各關節的表面肌電信號進行統計處理,得到患者的上肢各關節的肌肉產生力;
S22:對所述患者的上肢各關節的肌肉產生力、上肢各關節的肌肉韌帶長度進行統計,確定出所述患者的上肢各關節的驅動力矩;
S23:根據所述上肢各關節的表面肌電信號以及預設的期望運動軌跡生成算法,確定出所述患者的上肢各關節的期望運動軌跡。
3.如權利要求2所述的裝置,其特征在于,所述步驟S21包括下述步驟:
S211:對所述上肢各關節的表面肌電信號進行預處理,得到上肢各關節的表面肌電信號的特征信號;
S212:對所述上肢各關節的表面肌電信號的特征信號進行統計,確定出患者的上肢各關節的神經活動度;
S213:對所述患者的上肢各關節的神經活動度進行統計,確定出患者的上肢各關節的肌肉活動度;
S214:對所述患者的上肢各關節的肌肉活動度、上肢各關節的肌肉長度、上肢各關節的肌肉收縮速度以及上肢各關節的肌肉被動彈性長度進行統計,確定出所述患者的上肢各關節的肌肉產生力。
4.如權利要求1所述的裝置,其特征在于,根據下述步驟確定所述上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值的權重:
S61:對所述上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值和所述上肢康復機器人各關節的滑模變量進行統計,確定出上肢康復機器人各關節的自適應律;
S62:基于所述上肢康復機器人各關節的自適應律,對上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值的初始權重進行更新,確定出所述上肢康復機器人各關節的高斯徑向基函數值的權重。
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