The invention discloses a cooperative control method of upper extremity exoskeleton with dynamic load compensation. The method uses the generalized force of load on upper extremity exoskeleton and its corresponding Jacobian matrix to obtain the joint moment_load needed to compensate the influence of load, and obtains the joint moment_g caused by the weight of upper extremity exoskeleton by inverse dynamics, and utilizes the interaction force between human and upper extremity exoskeleton and its interaction force. The corresponding Jacobian matrix obtains the moment_h mapped to the joint space by the human-machine interaction force. The final joint moment_is used to control the joints of the upper extremity exoskeleton, where_=_g+_load+_h. Then the interaction force FHR between the human and the exoskeleton is measured. When the FHR is not zero, the feedback compensation of_can be made through the direct force controller and the PID controller, which can compensate real-time. Man-machine interaction caused by load.
【技术实现步骤摘要】
一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法
本专利技术属于外骨骼机器人的
,具体涉及一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法。
技术介绍
机器人外骨骼系统是一种人机协作系统,可增强佩戴者在各种环境中的力量。人类操作者仅负责机器人的位置控制,力控制和运动信号生成。该系统是机械结构的形式,其与人体的外部结合以改善佩戴者的肌肉力量。目前正在研究各种行业的应用,包括工业应用,医疗康复等领域。由于现有的上肢外骨骼控制器直接通过人机间的相互作用力来进行直接力控制,针对负载重量过大、人机之间作用力随负载重量增加而增加等问题存在着严重的不足。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供了一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,能够实时补偿负载导致的人机作用力,使穿戴者忽略负载重量以相同的力对不同重量的负载进行操作,实现了人机作用力最小化,达到人机协同的控制目的,为全身外骨骼的平衡控制奠定基础。实现本专利技术的技术方案如下:一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,利用负载对外骨骼的广义力和其对应的雅各比矩阵得到补偿负载影响所需的关节力矩τload,通过逆动力学得到上肢外骨骼自重引起的关节力矩τg,利用人与上肢外骨骼间的相互作用力和其对应的雅各比矩阵得到人机作用力映射到关节空间的力矩τh,利用最终关节力矩τ对上肢外骨骼各关节进行控制,其中,τ=τg+τload+τh,然后对人与外骨骼之间的相互作用力fhr进行测量,当fhr不为0时,通过直接力控制器和PID控制器对τ进行反馈补偿。进一步地,上肢外骨骼对负载的承载方式为固定承载。进一步地,负载对上肢外骨骼的广义力 ...
【技术保护点】
1.一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,其特征在于,利用负载对上肢外骨骼的广义力和其对应的雅各比矩阵得到补偿负载影响所需的关节力矩τload,通过逆动力学得到上肢外骨骼自重引起的关节力矩τg,利用人与上肢外骨骼间的相互作用力和其对应的雅各比矩阵得到人机作用力映射到关节空间的力矩τh,利用最终关节力矩τ对上肢外骨骼各关节进行控制,其中,τ=τg+τload+τh,然后对人与外骨骼之间的相互作用力fhr进行测量,当fhr不为0时,通过直接力控制器和PID控制器对τ进行反馈补偿。
【技术特征摘要】
1.一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,其特征在于,利用负载对上肢外骨骼的广义力和其对应的雅各比矩阵得到补偿负载影响所需的关节力矩τload,通过逆动力学得到上肢外骨骼自重引起的关节力矩τg,利用人与上肢外骨骼间的相互作用力和其对应的雅各比矩阵得到人机作用力映射到关节空间的力矩τh,利用最终关节力矩τ对上肢外骨骼各关节进行控制,其中,τ=τg+τload+τh,然后对人与外骨骼之间的相互作用力fhr进行测量,当fhr不为0时,通过直接力控制器和PID控制器对τ进行反馈补偿。2.如权利要求1所述的一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,其特征在于,上肢外骨骼对负载的承载方式为固定承载。3.如权利要求1所述的一种具有动态负载补偿的上肢外骨骼协同控制方法,其特征在于,负载对上肢外骨骼的广义力通过六维力...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋遒志,祁卓,王鑫,刘亚丽,郭超越,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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