[发明专利]一种上肢康复训练外骨骼控制方法及系统

权利要求书

1.一种上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述上肢康复训练外骨骼控制方法，包括：

机器人柔顺步骤：导纳控制器根据医师以及患者施加在机器人的非线性力输出机器人需位移数据后，位置控制器根据所述机器人需位移数据以及机器人控制力矩，使所述机器人跟随所述医师与患者进行相应的运动，并通过编码器获得运动轨迹；

权重获取步骤：所述机器人使用所述运动轨迹对高斯混合模型进行训练后，通过计算获得所述运动轨迹的高斯分布的第一权重与第二权重；

力复现步骤：将所述非线性力简化为线性弹簧力后，将所述线性弹簧力转换成线性弹簧力矩阵，通过所述第一权重、所述第二权重以及所述线性弹簧力矩阵计算获得所述医师施加在所述机器人的第五非线性力的第三刚度后，根据所述第三刚度计算复现所述第五非线性力。

2.根据权利要求1所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述机器人柔顺步骤包括：

当所述医师辅助所述患者完成预设任务时，所述医师与所述患者对机器人末端的执行器施加第一非线性力，所述执行器的力传感器对所述第一非线性力进行测量，获得第二非线性力；

所述导纳控制器根据所述第二非线性力与位置控制率输出第一机器人需位移数据后，将所述第一机器人需位移数据输入到所述位置控制器，所述位置控制器根据所述机器人控制力矩，使所述机器人跟随所述医师与所述患者进行相应的第一运动；

当所述患者单独完成所述预设任务时，所述患者对所述机器人末端的所述执行器施加第三非线性力，所述执行器的所述力传感器对所述第三非线性力进行测量，获得第四非线性力；

所述导纳控制器根据所述第四非线性力与所述位置控制率输出第二机器人需位移数据后，将所述第二机器人需位移数据输入到所述位置控制器，所述位置控制器根据所述机器人控制力矩，使所述机器人跟随所述患者进行相应的第二运动。

3.根据权利要求2所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述机器人柔顺步骤还包括：

所述机器人根据所述第一运动，通过所述编码器获得第一运动轨迹，并通过轨迹规划部分存储所述第一运动轨迹；

所述机器人根据所述第二运动，通过所述编码器获得第二运动轨迹，并通过轨迹规划部分存储所述第二运动轨迹。

4.根据权利要求3所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述权重获取步骤包括：

所述机器人使用所述第一运动轨迹与所述第二运动轨迹对所述高斯混合模型进行训练，获得所述第一运动轨迹的第一高斯分布与所述第二运动轨迹的第二高斯分布。

5.根据权利要求4所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述权重获取步骤还包括：

根据所述第一高斯分布与所述第二高斯分布，使用最大期望算法计算获得第一高斯分布参数与第二高斯分布参数；

根据所述第一高斯分布参数与所述第二高斯分布参数，通过E-step的方法计算获得第一高斯分布参数的所述第一权重与所述第二高斯分布参数的所述第二权重。

6.根据权利要求2所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述力复现步骤包括：

将所述第一非线性力与所述第三非线性力简化为一组所述线性弹簧力后，将所述线性弹簧力转换成所述线性弹簧力矩阵。

7.根据权利要求6所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述力复现步骤还包括：

通过所述第一权重、所述第二权重以及所述线性弹簧力矩阵计算获得刚度系数。

8.根据权利要求6所述的上肢康复训练外骨骼控制方法，其特征在于，所述力复现步骤还包括：

使用所述刚度系数计算获得所述第一非线性力的第一刚度与所述第三非线性力的第二刚度；

对所述第一刚度与所述第二刚度进行减法运算后，获得所述医师施加在所述机器人的所述第五非线性力的所述第三刚度。