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申请/专利权人：河南翔宇医疗设备股份有限公司

摘要：一种外骨骼机器人自适应控制算法，属于电机控制技术领域，尤其涉及到一种康复机器人的自适应控制算法。本发明在简单外骨骼系统上使用寻优算法找到变导纳控制系统的最佳参数，完成自适应外骨骼控制，达到较为流畅的人机耦合系统控制。本发明关键点在于使用遗传算法对导纳系统的参数进行精确的估计，使得控制系统更加柔和，实现了更为流畅的人机耦合系统控制，减弱了人机对抗和能量损耗。

主权项：1.一种外骨骼机器人自适应控制算法,技术方案如下：⑴下肢外骨骼动力学模型二自由度下肢外骨骼动力学模型可以描述为: θ为关节运动角度,代表了关节运动角速度也就是θ的一阶导数,表示关节运动的角加速度也就是θ的二阶导数,τ表示关节的输入扭矩,为人机交互力矢量,τf是摩擦力向量，τd代表外部扰动向量；其中Mθ为惯性矩阵，Cθ为离心力和科里奥利力科里奥利力Coriolisforce有些地方也称作哥里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述矩阵，Gθ为重力矩阵；其特征在于：所述ADC采样电路分为ADC采样1和ADC采样2两部分，ADC采样1通过电阻R5和R6构成的分压电路，ADC采样2通过电阻R7和R8构成的分压电路；所述降压电路包括LDO低压差线性稳压器降压芯片U4以及电容C3,C4,C5,C6；所述可变LDO电路由可调的LDO稳压芯片U1和电容C1,C2构成；所述主控为U3；所述数字电位器U2与配套的电阻R1,R2在主控U3的控制下，数字电位器根据接收到的信号调整阻值，进而控制可变LDO的输出电压，以实现锂电池输出电压的精确控制；⑵导纳控制模型主动康复训练可以增强患者的训练动机，这需要人与机器人之间的灵活互动；导纳控制可以使用力传感器信息来识别预定义的动力学响应；人体所需的步态位置可以通过马达辅助和跟随来实现灵活性；在导纳模型中，人体期望位置与人机相互作用力之间的动力学关系可表示为: 式中，Md、Bd、Kd分别为惯性矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，θ为人体关节运动角度矩阵，θd为机器人运动所需角度矩阵，fext为力传感器测得的人机交互力矩阵；需要注意的是，在本研究中，由于加速度较小，忽略惯性矩阵的影响，使得Md＝0；通过收集人机交互力传感器和外骨骼关节角度的信息，计算出期望的人体步态；可以进一步导出 其特征在于：⑶自适应变导纳参数的控制模型在步行过程中，人的步态轨迹具有非线性特征，且速度是不断变化的；因此，固定的导纳控制参数不能适应复杂的行走过程；传导参数K和B应适应不同人群和不同行走环境的行走特点；通过设计合适的自适应函数，在线调整导纳参数，使患者能够以最小的能量消耗和更准确的步态意图跟踪高效地进行康复训练。

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