一种自跟随的外骨骼控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自跟随的外骨骼控制方法和装置，涉及设备控制的技术领域，包括：获取外骨骼在当前周期的目标参数；基于目标参数，确定出患者在当前周期的运动方向；基于当前周期的运动方向、当前周期的前一周期的运动方向和当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值，确定外骨骼的第一驱动力矩系数，以及基于电机的转速，确定外骨骼的第二驱动力矩系数；基于第一驱动力矩系数、第二驱动力矩系数和外骨骼在当前周期的工作档位，确定出外骨骼在当前周期的驱动力矩，解决了现有的外骨骼控制方法无法为患者提供自跟随训练的技术问题。法无法为患者提供自跟随训练的技术问题。法无法为患者提供自跟随训练的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种自跟随的外骨骼控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及设备控制的
，尤其是涉及一种自跟随的外骨骼控制方法和装置。

技术介绍

[0002]机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术，通过电机运行产生输出扭矩，辅助控制患者关节活动度的打开和关闭。可以使患者神经组织得到不同程度的恢复。
[0003]根据患者运动功能障碍受损程度的不同，划分了相应的等级。肌力一般分为0
‑
V级。
[0004]0级是肢体完全不能活动且不见肌肉的收缩；Ⅰ级是可见肌肉收缩，但不能引起肢体的运动；Ⅱ级肌力是肢体可以活动，但不能对抗重力，也就是患者的肢体不能抬离床面；Ⅲ级肌力指患者可以对抗重力，但是不能对抗阻力，患者一般可以勉强抬离床面；Ⅳ级肌力就是患者的肢体可以抵抗一定的阻力，如抬起患肢的时候给予一定的阻力，可以感觉到患者的患肢有一定的抵抗力；
Ⅴ
级肌力是正常肌力。从0
‑Ⅴ
级是肌力逐渐增大，0级是完全瘫痪，
Ⅴ
级是正常肌力。
[0005]根据患者肌力等级，制定相应的康复训练方法。0
‑Ⅰ
级患者，只能被动、牵伸训练；
[0006]Ⅱ‑Ⅲ
级患者，需要康复器械提供一定助力训练；Ⅳ级患者，适用零力矩主动训练；
[0007]Ⅴ
级患者，康复器械可以一定阻力训练，帮助训练肌肉强度。
[0008]对于肌力等级Ⅱ级以上的患者，患者本身具有一定的主观运动意向和活动度，这种情况下，可以让患者主动发起运动，外骨骼康复设备识别患者运动意图，根据肌力等级，给与动态调整的助力、零力矩或者阻力等，可以达到更好的康复效果和体验。
[0009]但是现有康复技术中存在以下问题：
[0010]1、助力和阻力训练大多采用被动方式，即力方向恒定，患者只能顺着力方向运动，无法识别患者主动运动意图，效果不佳。
[0011]2、力大小恒定，无法动态调节或者调节精度不高，响应速度不高。
[0012]针对上述问题，还未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自跟随的外骨骼控制方法和装置，以缓解现有的外骨骼控制方法无法为患者提供自跟随训练的技术问题。
[0014]第一方面，本专利技术实施例提供了一种自跟随的外骨骼控制方法，包括：在外骨骼处于助力训练模式或阻力训练模式时，获取所述外骨骼在当前周期的目标参数，其中，所述目标参数包括：电机的转角和电机的转速；基于所述目标参数，确定出患者在所述当前周期的运动方向；基于所述当前周期的运动方向、所述当前周期的前一周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值，确定所述外骨骼的第一驱动力矩系数，以及
基于所述电机的转速，确定所述外骨骼的第二驱动力矩系数；基于所述第一驱动力矩系数、所述第二驱动力矩系数和所述外骨骼在当前周期的工作档位，确定出所述外骨骼在当前周期的驱动力矩；将所述外骨骼在当前周期的驱动力矩转换为所述外骨骼的电机的工作电流，以使所述电机基于所述工作电流进行工作。
[0015]进一步地，基于所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向，确定所述外骨骼的第一驱动力矩系数，包括：若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值小于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第一系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与1的和值确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相反，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第二系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相反，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值小于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与1的差值确定为所述第一驱动力矩系数；其中，所述第一系数和所述第二系数的取值范围为(0，1)。
[0016]进一步地，所述方法还包括：若基于所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向，确定出所述外骨骼处于静止状态，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第三系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；其中，所述第三系数的取值范围为(0，1)。
[0017]进一步地，基于所述电机的转速，确定所述外骨骼的第二驱动力矩系数，包括：若所述外骨骼处于助力训练模式，则所述外骨骼的第二驱动力矩系数与所述电机的转速负相关；若所述外骨骼处于阻力训练模式，则所述外骨骼的第二驱动力矩系数与所述电机的转速正相关。
[0018]进一步地，所述外骨骼在当前周期的驱动力矩的计算公式为f＝F
档位
*k*cnt/CNT，其中，f为所述外骨骼在当前周期的驱动力矩，F
档位
为所述外骨骼在当前周期的工作档位对应的驱动力矩参数，cnt为所述第一驱动力矩系数，CNT为状态机计数器的最大计数值，k为所述第二驱动力矩系数，且k的取值范围为(0，1)。
[0019]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种自跟随的外骨骼控制装置，包括：获取单元，用于在外骨骼处于助力训练模式或阻力训练模式时，获取所述外骨骼在当前周期的目标参数，其中，所述目标参数包括：电机的转角和电机的转速；第一确定单元，用于基于所述目标参数，确定出患者在所述当前周期的运动方向；第二确定单元，用于基于所述当前周期的运动方向、所述当前周期的前一周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值，确定所述外骨骼的第一驱动力矩系数，以及基于所述电机的转速，确定所述外骨骼的第二驱动力矩系数；第三确定单元，用于基于所述第一驱动力矩系数、所述第二驱动力矩系数和所述外骨骼在当前周期的工作档位，确定出所述外骨骼在当前周期的驱动力矩；控制单元，用于将所述外骨骼在当前周期的驱动力矩转换为所述外骨骼的电机的工作电流，以使所述电机基于所述工作电流进行工作。
[0020]进一步地，所述第二确定单元，用于：若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值小于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第一系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与1的和值确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相反，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自跟随的外骨骼控制方法，其特征在于，包括：在外骨骼处于助力训练模式或阻力训练模式时，获取所述外骨骼在当前周期的目标参数，其中，所述目标参数包括：电机的转角和电机的转速；基于所述目标参数，确定出患者在所述当前周期的运动方向；基于所述当前周期的运动方向、所述当前周期的前一周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值，确定所述外骨骼的第一驱动力矩系数，以及基于所述电机的转速，确定所述外骨骼的第二驱动力矩系数；基于所述第一驱动力矩系数、所述第二驱动力矩系数和所述外骨骼在当前周期的工作档位，确定出所述外骨骼在当前周期的驱动力矩；将所述外骨骼在当前周期的驱动力矩转换为所述外骨骼的电机的工作电流，以使所述电机基于所述工作电流进行工作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向，确定所述外骨骼的第一驱动力矩系数，包括：若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值小于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第一系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相同，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与1的和值确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相反，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值大于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第二系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；若所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向相反，且，所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值小于0，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与1的差值确定为所述第一驱动力矩系数；其中，所述第一系数和所述第二系数的取值范围为(0，1)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若基于所述当前周期的运动方向和所述当前周期的前一周期的运动方向，确定出所述外骨骼处于静止状态，则将所述当前周期的前一周期的状态机计数器的计数值与第三系数之间的乘积确定为所述第一驱动力矩系数；其中，所述第三系数的取值范围为(0，1)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电机的转速，确定所述外骨骼的第二驱动力矩系数，包括：若所述外骨骼处于助力训练模式，则所述外骨骼的第二驱动力矩系数与所述电机的转速负相关；若所述外骨骼处于阻力训练模式，则所述外骨骼的第二驱动力矩系数与所述电机的转速正相关。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述外骨骼在当前周期的驱动力矩的计算公式为f＝F
档位
*k*cnt/CNT，其中，f为所述外
骨骼在当前周期的驱动力矩，F
档位
为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建伟，汪建辉，李鲁亚，杨森，
申请(专利权)人：郑州安杰莱智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：