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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：一种基于插补法和双多项式插值的外骨骼机器人步态规划方法，先把人体正常行走状态简化为一个五连杆模型，给出人正常行走过程中的一个单腿摆动过程；给出分段五次多项式插值法的推导步骤，并计算出多项式系数；对已知插值点第一次使用分段五次多项式插值，求出分段插值函数，再根据插补法原理进行数据点的密化，得到更多的插值点；对插补后得到的插值点第二次使用分段五次多项式插值法，得到相邻插值点的插值函数，并使用MATLAB拟合得出髋关节和踝关节的步态曲线和具体的步态函数表达式。本发明规划出的步态曲线可以满足下肢运动障碍患者的正常行走需求，帮助他们进行康复训练和治疗；并且所需的相关参数均可以通过低成本的传感器测得。

主权项：1.一种基于插补法和双多项式插值的外骨骼机器人步态规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、将人体正常行走状态简化为五连杆模型，对人体正常步态进行分析，给出单腿摆动周期过程；步骤2、给出多项式插值法的推导步骤，并计算出多项式系数；步骤3、选取正常行走状态下的关键插值时刻，对已知的相邻插值点第一次使用分段五次多项式插值法，得到每段的插值函数，根据插补法原理插值函数，在已知相邻的插值点之间作插补，进行数据点的密化，得到更多的插值点；步骤4、对插补后得到的插值点第二次使用分段五次多项式插值法，得到相邻插值点的插值函数，并使用MATLAB拟合得出髋关节和踝关节的步态曲线和具体的步态函数表达式；所述步骤2中，根据插值法原理，在原有的五次插值多项式中加入插值因子tm，在计算插值函数时不用从初始点开始进行迭代运算，而是可以计算任意相邻插值点的插值函数，计算步骤如下：设每一段的五次多项式Ft为：Ft＝λ0+λ1t-tm+λ2t-tm2+λ3t-tm3+λ4t-tm4+λ5t-tm51其中，t是插值时刻点，Ft代表t时刻对应的关节位置，λi为未知的多项式系数，i＝0,1,…5，tm为插值因子，Ft的一阶、二阶导数F′t,F″t表达式如下： 为求得相邻点之间的五次多项式系数，使用以下端点处约束： 其中，pm和pn、vm和vn、am和an分别为插值因子tm和插值时刻点tn所对应的函数值、一阶导数函数值、二阶导数函数值，把约束条件代入1和2易得： 其中Δp＝pm-pn,Δt＝tm-tn。

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