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江西求是高等研究院王玉获国家专利权

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龙图腾网获悉江西求是高等研究院申请的专利上肢康复机器人扭矩补偿方法、系统、存储介质及计算机获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119626453B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510152558.X,技术领域涉及:G16H20/30;该发明授权上肢康复机器人扭矩补偿方法、系统、存储介质及计算机是由王玉;张吉鑫;徐汉洋设计研发完成,并于2025-02-12向国家知识产权局提交的专利申请。

上肢康复机器人扭矩补偿方法、系统、存储介质及计算机在说明书摘要公布了:本发明提供了一种上肢康复机器人扭矩补偿方法、系统、存储介质及计算机,补偿方法包括:将上肢康复机器人末端执行装置的有效运动空间进行划分,并在有效运动空间内建立坐标系;依次获取健康人群和待康复人群在有效运动空间内的扭矩函数矩阵,根据扭矩函数矩阵获取末端执行装置的补偿力;根据补偿力确定待康复人群的运动轨迹,根据运动轨迹建立目标扭矩补偿模型;获取当前患者对应的期望运动轨迹以及对应的运动轨迹,将期望运动轨迹和当前患者对应的运动轨迹代入目标扭矩补偿模型,得到上肢康复机器人对当前患者的补偿扭矩。本发明提供的扭矩补偿方法可以根据患者的情况自动调整补偿扭矩,适应范围广。

本发明授权上肢康复机器人扭矩补偿方法、系统、存储介质及计算机在权利要求书中公布了:1.一种上肢康复机器人扭矩补偿方法,其特征在于,所述上肢康复机器人包括四连杆平面框架和旋转杆,所述旋转杆远离所述四连杆平面框架的一端通过第一关节与固定杆连接,所述旋转杆靠近所述四连杆平面框架的一端通过第二关节与所述四连杆平面框架相交的两条连接杆的端点转动连接,所述上肢康复机器人扭矩补偿方法包括: 将上肢康复机器人末端执行装置的有效运动空间进行划分,并在所述有效运动空间内建立坐标系; 依次获取健康人群和待康复人群在所述有效运动空间内的第一扭矩函数矩阵和第二扭矩函数矩阵,根据所述第一扭矩函数矩阵和所述第二扭矩函数矩阵获取所述末端执行装置的补偿力; 根据所述补偿力确定待康复人群的运动轨迹,基于所述运动轨迹确定所述旋转杆以及与所述旋转杆相连的两条连接杆的运动参数,根据所述运动参数建立目标扭矩补偿模型; 获取当前患者的康复需求,根据所述康复需求确定其期望运动轨迹,获取当前患者对应的运动轨迹,将所述期望运动轨迹和当前患者对应的运动轨迹代入所述目标扭矩补偿模型,得到上肢康复机器人对当前患者的补偿扭矩; 所述依次获取健康人群和待康复人群在所述有效运动空间内的第一扭矩函数矩阵和第二扭矩函数矩阵,根据所述第一扭矩函数矩阵和所述第二扭矩函数矩阵获取所述末端执行装置的补偿力的步骤包括: 基于所述有效运动空间的范围以及划分的网格数量对所述坐标系进行坐标点标注,以各坐标点为球心,将在预设半径的球面内所包围的轨迹点作为该坐标点的样本点; 分别获取健康人群和待康复人群在预设轨迹下旋转杆和两连接杆的扭矩值,并依次分配至所述对应的样本点,构建第一扭矩函数矩阵和第二扭矩函数矩阵; 基于所述第一扭矩函数矩阵和所述第二扭矩函数矩阵构建扭矩差值矩阵,根据所述扭矩差值矩阵确定末端执行装置的补偿力; 所述基于所述第一扭矩函数矩阵和所述第二扭矩函数矩阵构建扭矩差值矩阵,根据所述扭矩差值矩阵确定末端执行装置的补偿力的步骤包括: 计算所述第一扭矩函数矩阵中各元素与所述第二扭矩函数矩阵中各元素的扭矩差值方差,基于所有扭矩差值方差构建扭矩差值矩阵,其中,,为有效运动空间划分的网格数; 自所述扭矩差值矩阵初始元素位置开始,依次选取扭矩差值矩阵中各对角元素以及对角元素对应的行向量和列向量中的个扭矩差值方差极小值; 根据个所述扭矩差值方差极小值确定所述第一扭矩函数矩阵和所述第二扭矩函数矩阵匹配距离最小的最优路径; 根据所述最优路径确定所述第一扭矩函数矩阵中坐标点在所述第二扭矩函数矩阵中对应的坐标点,将对应坐标点上的扭矩值进行求差计算,确定有效运动空间内各坐标点的扭矩补偿矩阵,基于所述扭矩补偿矩阵确定旋转杆和两连接杆对应的扭矩补偿值; 获取上肢康复机器人的结构传动关系,基于旋转杆和两连接杆对应的扭矩补偿值和结构传动关系确定末端执行装置的补偿力; 所述根据所述补偿力确定待康复人群的运动轨迹,基于所述运动轨迹确定所述旋转杆以及与所述旋转杆相连的两条连接杆的运动参数,根据所述运动参数建立目标扭矩补偿模型的步骤包括: 获取在待康复人群使用时t时刻末端执行装置的运动位移、速度和加速度与旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度、角速度和角加速度之间的第一函数关系; 根据所述补偿力以及所述第一函数关系建立t+Δt时刻末端执行装置的运动位移、速度和加速度与旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度、角速度和角加速度之间的第二函数关系; 根据所述第二函数关系确定在t+Δt时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度、角速度和角加速度; 根据t时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度、角速度和角加速度以及t+Δt时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度、角速度和角加速度建立目标扭矩补偿模型; 所述第一函数关系的表达式为: 式中,、、分别为t时刻末端执行装置的运动位移、速度和加速度,分别为t时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度,分别为t时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角速度,分别为t时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角加速度,G、H、N表示运动位移与转动角度、速度与角加速度、加速度与角加速度之间的函数关系; 所述第二函数关系的表达式为: 式中,分别为t+Δt时刻末端执行装置的运动位移、速度和加速度,为t时刻的补偿力,m表示末端执行装置的等价质量; 所述目标扭矩补偿模型的表达式为: 式中,为t时刻旋转杆和两连接杆的扭矩值,为末端执行装置的等价扭矩半径; ,,,分别为t+Δt时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角度,分别为t+Δt时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角速度,分别为t+Δt时刻旋转杆、两连接杆对应的伺服电机转动角加速度,为上肢康复机器人的惯性矩阵,为上肢康复机器人的阻尼矩阵,为目标刚度矩阵。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人江西求是高等研究院,其通讯地址为:330000 江西省南昌市红谷滩区学府大道899号慧谷产业园3期8号楼;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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