【技术实现步骤摘要】
基于速度观测的康复机器人预定学习时间迭代控制方法
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[0001]本专利技术涉及轮式康复机器人的控制领域，尤其是关于轮式下肢康复机器人的控制方法。
技术介绍
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[0002]随着康复步行机器人在康复中心、养老院等场所的应用，有效解决了康复人员短缺的问题。然而，在实际应用中，由于康复机器人速度测量误差，导致反馈到控制器的信息不准确，影响了康复机器人的控制精度。因此，研究康复机器人的速度观测方法，并在预定时间内使观测误差系统和跟踪误差系统均实现稳定，对提高系统的跟踪精度和安全性具有重要意义。
[0003]近年来，关于康复步行机器人迭代学习跟踪控制已有许多研究成果，然而迭代学习时间的长短直接决定了机器人控制系统的跟踪性能，这些结果都没有解决在预定的学习时间内实现系统的稳定性问题。如果系统不能在预定的时间内实现稳定的跟踪，导致暂态运动阶段调节时间过长，不仅影响跟踪精度，而且过大的轨迹跟踪误差会使机器人碰撞周围的物体，从而威胁训练者的安全。到目前为止，还没有关于康复机器人基于速度观测的预定学习时间迭代控制方法，本专利技术基于新视角...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于速度观测的康复步行机器人预定学习时间迭代控制方法，其特征为：将不同训练者对康复机器人产生的干扰从模型中进行分离，并且基于康复机器人的实际运动位置设计速度观测器，建立具有运动速度观测的康复机器人第k次学习的动力学模型；基于迭代学习理论，设计了预定学习时间迭代控制器，抑制干扰对康复机器人跟踪精度的影响，并且使观测误差系统和跟踪误差系统在预定学习时间内实现稳定；步骤如下：1)将不同训练者对康复机器人产生的干扰从模型中进行分离，并且基于康复机器人的实际运动位置设计速度观测器，建立康复机器人运动速度观测的第k次学习误差系统；2)基于迭代学习理论，设计预定学习时间迭代控制器，抑制干扰对康复机器人跟踪精度的影响，并且使观测误差系统和跟踪误差系统在预定学习时间内实现稳定。2.根据权利要求1所述基于速度观测的康复步行机器人预定学习时间迭代控制方法，其特征为：利用康复步行机器人的动力学模型，将不同训练者对康复机器人产生的干扰从模型中进行分离，并且基于康复机器人的实际运动位置设计速度观测器，建立康复机器人运动速度观测的第k次学习误差系统，系统的动力学模型描述如下其中其中其中其中，M表示康复机器人质量，m表示使用者质量，M1和M2表示系数矩阵，X(t)表示康复机器人在x、y轴和旋转角三个方向的运动轨迹，u(t)表示四个轮子的控制输入力，r0表示重心到中心的距离，I0表示康复机器人的转动惯量，表示使用者的转动惯量，θ表示水平轴和机器人中心与第一个轮子中心连线间的夹角，即θ＝θ1，由康复机器人结构可知，θ3＝θ+π，l
i
表示系统重心到每个轮子中心的距离，φ
i
表示x
′
轴和每个轮子对应的l
i
之间的夹角，i＝1,2,3,4；当康复机器人在第k次学习时，系统模型(1)写成如下形式其中k∈Z
+
表示学习次数，t∈[0,T]表示学习时间；分离模型(2)中由不同训练者对机器人产生的干扰，记M1＝M
a
+ΔM
a
，其中M
a
由康复训练机器人质量和转动惯量组成，ΔM
a
表示系统干扰，且
因此，模型(2)可以化为如下形式其中，表示不同训练者对机器人产生的干扰，是B(θ)的伪逆矩阵，且η(t)有界；令x
1,k
(t)＝X
k
(t)，在康复训练机器人动力学模型(3)的基础上得到系统状态方程为：其中，D
k
(t)＝u
k
(t)+η(t)；利用康复机器人的运动位置Y
k
(t)＝X
k
(t)＝x
1,k
(t)对速度进行估计，设计系统(4)的观测器如下：其中，是x
n,k
(t)的估计值；ξ
n
为观测器调节参数，且0&l...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙平，周玮杰，单芮，李树江，常洪彬，谢静，唐非，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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