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申请/专利权人：电子科技大学
摘要：本发明属于机械设计与自动化领域，尤其涉及涉及一种无源下肢助力外骨骼关节弹簧优化设计方法。通过引入了人体自然状态下各运动场景的步态并将其设计为相应的目标函数作为优化指标，对无源下肢助力外骨骼关节弹簧的结构参数进行优化，提升了无源下肢助力外骨骼辅助力效果使其更加符合人体运动。在无源下肢助力外骨骼关节弹簧的结构参数进行优化中，采用最速下降法得到外骨骼关节弹簧的近似最优参数，提高了外骨骼所提供的辅助力矩的有效性。
主权项：1.一种无源下肢助力外骨骼关节弹簧的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、参数采集，采集的参数包括自然状态下各运动场景中人体关节的角度参数和力矩参数、以及初始参数；其中，自然状态是指的未穿戴无源下肢助力外骨骼状态，初始参数是指人体穿戴穿戴无源下肢助力外骨骼后关节弹簧的结构参数；步骤2、基于使用无源下肢助力外骨骼关节弹簧结构，构建无源下肢助力外骨骼关节弹簧辅助力矩的动力学模型τexo；τexo＝FexoL1,...,Li,...,uD[L1,...,Li,...,u]其中，Li表示优化参数；i为优化参数的个数；u为无源外骨骼的系统输入，该输入为人体关节随动屈曲角度；τexo为无源下肢助力外骨骼关节弹簧辅助力矩；FexoL1,...,Li,...,u表示无源下肢助力外骨骼关节弹簧的辅助力；D[L1,...,Li,...,u表示无源下肢助力外骨骼关节弹簧的力臂长度，在算法迭代过程中，u为步骤1采集人体关节的角度参数，在以下公式描述中视作计算常数；步骤3、将采集到的人体关节角度参数以及初始参数代入步骤2构建的动力学模型中，得到初始辅助力矩参数；步骤4、设计人体下肢关节力矩的优化目标函数： 其中，fL1,...,Li,...＝τexoL1,...,Li,...-τhm，目标函数为外骨骼关节弹簧力矩与人体关节力矩之间的误差平方和；j是步骤1中采集人体关节参数时对应的时间序列的序号；步骤5、以步骤3得到的初始辅助力矩参数为输入，采用最速下降法迭代计算优化目标函数，得到外骨骼关节弹簧力矩参数，以提升关节弹簧辅助力矩与人体自然步态之间的匹配度。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 电子科技大学 一种无源下肢助力外骨骼关节弹簧的优化方法
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