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龙图腾网获悉湖南理工职业技术学院申请的专利航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划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：CN120862639B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23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：202511392049.0，技术领域涉及：B25J9/00；该发明授权航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划方法是由毛建赟;姚湘;王建春;刘立薇;唐夕晴;李佳羲;李跃;卢家鹏;黄琳设计研发完成，并于2025-09-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划方法在说明书摘要公布了：本发明提供航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划方法，涉及航天员辅助运动装备技术领域，包括通过采集运动数据生成特征向量，识别特征相位点设置力矩控制包络线，基于角加速度变化动态计算角动量补偿值，并通过监测关节活动度调整力矩限制区间；同时生成预期轨迹与实际轨迹对比，构建可变形虚拟通道和非线性阻尼场，有效抑制惯性力干扰，确保航天员在失重环境下实现稳定精准的运动控制。

本发明授权航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划方法在权利要求书中公布了：1.航天员外骨骼运动强度自适应调节与轨迹智能规划方法，其特征在于，包括： 通过外骨骼设备的传感器实时采集航天员的运动数据，生成运动状态特征向量； 基于所述运动状态特征向量识别运动过程中的特征相位点，根据各特征相位点的运动特征设置力矩控制包络线，包括：获取所述运动状态特征向量的时域特征和频域特征，基于所述时域特征和所述频域特征建立运动周期特征图谱；基于所述运动周期特征图谱进行特征相位点识别，通过计算角加速度变化率识别加速度突变点，通过分析角速度零交叉点识别角度极值点，通过滑动窗口法识别肌电信号峰值点，组合所述加速度突变点、所述角度极值点和所述肌电信号峰值点得到特征相位点集合；针对所述特征相位点集合中的特征相位点，分别计算所述特征相位点对应的关节角度向量与期望角度向量的角度偏差、所述特征相位点对应的角速度向量与期望角速度向量的角速度偏差，基于所述角度偏差和所述角速度偏差计算所述特征相位点处的目标力矩值；基于各特征相位点的运动特征，设置所述特征相位点的权重系数，将所述权重系数与所述目标力矩值相结合，并采用三次样条插值方法对所述目标力矩值进行插值，得到力矩控制包络线； 通过分析关节角加速度的瞬时变化率，动态计算角动量补偿值并叠加到所述力矩控制包络线上，同时建立力矩限制区间，通过实时监测关节活动度动态调整所述力矩限制区间的上下限，包括：采用中心差分法计算关节角加速度的瞬时变化率，基于所述瞬时变化率计算角加速度的时域积分得到角动量，将所述角动量的瞬时变化量与所述角动量相对于期望角动量的偏差组合，得到角动量补偿值，将所述角动量补偿值叠加至所述力矩控制包络线输出的力矩上，得到叠加力矩；计算所述叠加力矩与关节最大承受力矩的比值得到力矩利用率，基于所述力矩利用率设定基准安全系数，分别将所述叠加力矩与所述基准安全系数相加、相减得到力矩限制区间的基础上下限；基于关节活动度的变化量计算动态调节系数，将所述动态调节系数与所述基础上下限的上下限差值相乘后，将乘积从所述基础上下限的上限中减去并叠加至所述基础上下限的下限，得到力矩限制区间的动态上下限；确保输出力矩处于安全范围内； 基于所述运动状态特征向量生成预期运动轨迹，将所述预期运动轨迹与实际运动轨迹对比，得到轨迹偏差值； 从所述轨迹偏差值中选取多个动态控制点并进行样条插值，生成可变形虚拟通道来限制运动范围，包括：计算所述轨迹偏差值的局部曲率，选取所述轨迹偏差值的极值点、所述局部曲率的极值点和速度变化率超过预设速度阈值的点位作为初始动态控制点；计算当前关节活动度与基准活动度的差值得到关节活动度偏离值，计算当前运动速度与基准速度的差值得到速度偏离值，将所述关节活动度偏离值与所述速度偏离值相加得到总调整量，将所述总调整量叠加至所述初始动态控制点的位置上得到调整后的动态控制点；将所述调整后的动态控制点进行三次B样条插值得到可变形虚拟通道的中心轨迹，基于所述关节活动度偏离值与所述速度偏离值计算可变形虚拟通道的宽度调整量，将所述宽度调整量沿所述中心轨迹的两侧扩展，形成可变形虚拟通道的动态边界； 计算关节运动过程中的惯性耦合效应，并通过调节所述可变形虚拟通道的形状和刚度特性抑制惯性力的干扰，包括：获取关节的转动惯量参数与耦合惯量参数并构建为空间惯性张量矩阵，基于所述空间惯性张量矩阵与关节角速度向量，得到耦合惯性力；根据所述耦合惯性力的幅值计算所述可变形虚拟通道的局部变形量，将所述局部变形量沿所述可变形虚拟通道的法向量方向叠加，得到变形后的虚拟通道；采集关节的空间姿态信息与角度姿态信息，得到关节姿态矩阵，将所述耦合惯性力的幅值与预设最大允许惯性力的比值作为刚度调节因子，将所述刚度调节因子与所述关节姿态矩阵的二次型相乘得到所述可变形虚拟通道的刚度增量矩阵；基于所述耦合惯性力计算补偿力矩，根据所述补偿力矩调整所述变形后的虚拟通道的位置与形状，并基于所述刚度增量矩阵对所述变形后的虚拟通道施加约束力，实现对惯性力干扰的动态抑制； 构建基于关节耦合刚度的非线性阻尼场，根据关节间的相对运动加速度自适应调整阻尼调节参数来耗散多余的惯性能量，确保航天员在失重环境下保持稳定的运动轨迹。

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