申请/专利权人：江西求是高等研究院

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117959146B

主分类号：A61H1/02

分类号：A61H1/02;G06F17/16;A63B23/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.05.21#实质审查的生效;2024.05.03#公开

摘要：本发明提供了一种六自由度的上肢康复机器人控制方法及系统，所述方法包括建立基于所述上肢康复机器人的D‑H坐标系模型，基于所述D‑H坐标系模型求解末端执行器相对于所述基座坐标系的相对矩阵；基于所述末端执行器的位置利用所述相对矩阵求解出所有所述电机所需运动的角度，并将所有所述电机所需运动的角度形成所需角度集合；通过所述相对矩阵正向求解获得所有所述电机在所述空间直角坐标系中的位置；基于所述人体模型的位置、所有所述电机的位置与所有所述关节连杆的位置，排除所述所需角度集合中会碰撞到所述人体模型的角度，形成防碰撞角度集合；利用所述防碰撞角度集合作为对应所述电机的运动角度，提高上肢康复机器人的安全性。

主权项：1.一种六自由度的上肢康复机器人控制系统，其特征在于，所述上肢康复机器人包括：基座及设置在所述基座上的若干关节连杆和若干电机，若干所述关节连杆通过所述电机依次首尾连接，相邻俩所述关节连杆之间、所述基座与所述关节连杆之间均设有关节点，所述系统包括：求解模块，用于建立基于所述上肢康复机器人的D-H坐标系模型，基于所述D-H坐标系模型求解末端执行器相对于所述基座坐标系的相对矩阵；所需模块，用于基于所述末端执行器的位置利用所述相对矩阵求解出所有所述电机所需运动的角度，并将所有所述电机所需运动的角度形成所需角度集合；位置模块，用于令所述基座为原点建立空间直角坐标系，并建立基于所述原点的人体模型，通过所述相对矩阵正向求解获得所有所述电机在所述空间直角坐标系中的位置；防撞模块，用于基于所述人体模型的位置、所有所述电机的位置与所有所述关节连杆的位置，排除所述所需角度集合中会碰撞到所述人体模型的角度，形成防碰撞角度集合；控制模块，用于利用所述防碰撞角度集合作为对应所述电机的运动角度，并利用磁场定向控制基于所述末端执行器的运动方向与所有所述电机的位置，控制所述上肢康复机器人的阻力；其中，所述防撞模块包括：位置单元，用于获取所述电机的当前角度，并选取所述电机对应所述所需角度集合中的角度，基于所述电机的当前角度与所述电机对应的角度求解出所述电机的角度最大值；根据所有所述电机的角度最大值，统一所有所述电机的最大转动时间；将所述电机的最大转动时间细分为若干小段时间，并计算出每一所述小段时间所述电机对应旋转的角度；通过所述相对矩阵正向求解与所述电机对应旋转的角度，获得所有所述电机在所述空间直角坐标系中的位置；其中，所有所述电机在所述空间直角坐标系中的位置可表示为： Pos2表示2号电机在空间直角坐标系中的位置，Pos3表示3号电机在空间直角坐标系中的位置，Pos4表示4号电机在空间直角坐标系中的位置，Pos5表示5号电机在空间直角坐标系中的位置，Pos6表示末端执行器在空间直角坐标系中的位置，、、、、、分别为第一个关节点相对于基座坐标系、第二个关节点相对于第一个关节点、第三个关节点相对于第二个关节点、第四个关节点相对于第三个关节点、第五个关节点相对于第四个关节点、末端执行器相对于第五个关节点的通用齐次变换矩阵；所述控制模块包括：公式模块，用于所述磁场定向控制包括力位速三者控制公式，所述力位速三者控制公式包括： 反比公式包括： 式中，为刚度系数，是比例增益，为阻尼系数，是微分增益，为电机的电流力矩常数，为前馈扭矩，为输出扭矩，和为电机目标位置和电机目标速度，和为电机当前实际位置和电机当前实际速度，为电机距离人体模型的位置，为阈值，为常量系数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江西求是高等研究院 一种六自由度的上肢康复机器人控制方法及系统

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