南京理工大学;无锡轻盈智能科技有限公司杨小龙获国家专利权
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龙图腾网获悉南京理工大学;无锡轻盈智能科技有限公司申请的专利一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法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:CN118990482B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11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:202411152460.6,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法是由杨小龙;张鹏;王禹林;杨沛昂;方奕枭;康升征设计研发完成,并于2024-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法,设计了分层控制系统,上层参数生成器依据不同穿戴者弯腰最低点时的腰部屈曲角度值和足底压力值生成中层有限状态机中完全助力状态模式的参数,中层有限状态机根据人体腰背部屈曲伸展角度、角速度和足底压力设定四个状态模式,各个模式之间能够实现有效转换,四个状态模式分别对底层力位混合控制器发送不同的控制参数,力位混合控制器能够实现对外骨骼执行器的力位单一或混合的控制。此控制方法充分考虑了人机相容腰部助力外骨骼工作过程的特点,实现简便且可以依据不同个体的实际作业情况对助力参数进行个性化调整,大大提高腰部助力外骨骼的控制状态多样性和人机协调性。
本发明授权一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法在权利要求书中公布了:1.一种腰部外骨骼机器人自适应助力控制方法,其特征在于,具体包括, 步骤1:数据采集设备、执行单元的安装及信息采集; 步骤2:上层控制系统—构建完全助力状态模式的助力参数; 步骤2.1:定义完全助力状态: 规定穿戴者从弯腰抬起要搬运的物体进入准备状态到恢复直立动作的阶段为中层控制系统有限状态机的完全助力过程,这个过程的助力参数依赖于上层参数生成器确定的参数; 步骤2.2:构建自适应人体动作助力参数; 确定自适应人体动作助力参数的公式如下: 式中,KpLowest为自适应人体动作助力参数,Kref为助力参数基准值,θlowest为微控制器记录的穿戴者搬运动作中弯腰最低点的位置; 步骤2.3:构建自适应作业重量助力参数; 自适应作业重量助力参数的公式如下: 式中,KpMax为自适应作业重量助力参数,Fmax为微控制器记录的穿戴者抓取物体离开地面后的最大足底压力值,Fref为微控制器记录的穿戴者抓取物体前的最大足底压力值; 步骤2.4:构建最终助力参数; 最终上层参数生成器确定的助力参数由自适应人体动作助力参数和自适应作业重量助力参数之积决定,具体公式如下: KpFinal=KpLowestKpMax, T1=KpFinalθset-θnow, 式中,KpFinal为最终助力参数,该参数即在完全助力状态模式中发挥作用,T1为以正常直立位置为目标位置时的助力力矩值,θset为目标位置即正常直立位置,θnow为当前位置; 步骤3:中层控制系统—构建有限状态机; 步骤4:底层控制系统—构建电机电流环驱动的力位混合控制器。
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