【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于踝关节骨折术后康复机器人控制，具体涉及一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法。
技术介绍
1、踝关节是保证人体行走功能的关键承重关节，在行走时承受的负载可以达到约5倍人体体重。由于踝关节的解剖结构较为特殊，临床上踝关节骨折发生率极高。在踝关节骨折的预后中，患者的踝关节长期固定会导致关节僵硬，影响患者的基础功能恢复。传统的踝关节康复是通过治疗师进行手动治疗，这种方式康复训练周期一般很长，效率低下，且严重依赖康复师的经验。
2、随着机器人技术的发展，智能机器人可以有效提高患者的康复效率，然而，现有机器人不能够充分考虑人机交互环境变化，缺乏自身的柔顺性，一旦产生较大的交互力矩，可能会引起患者的不适甚至造成二次损伤。现有控制算法不能针对踝关节骨折术后的康复进行自适应调整，普遍存在柔顺性差的缺点。高效的踝关节康复训练方法有利于改善患处局部的血液循环，从而减少患肢的软组织的粘连、瘢痕增生、肌肉萎缩以及关节僵硬，创伤关节炎等各种并发症的出现，改善踝关节生理功能连续性，进一步改善患者的步态和行走能力。
3、综上所述，目前缺乏一种高效的满足踝关节骨折术后患者的康复柔顺控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，包括以下步骤：
3、1.通过机器人的传感器采集信息，得到患者与踝
4、2.基于人机交互力和所在踝关节骨折术后患者的康复阶段，计算出相应的刚度系数；
5、3.确定阻尼系数的变化范围；
6、4.基于阻尼系数的变化范围，计算出导纳控制器的阻尼系数；
7、5.建立变导纳模型，对变导纳模型的参数进行调整；
8、6.得到理论期望轨迹，实现对机器人的柔顺控制。
9、更进一步的，步骤1通过机器人的传感器采集信息，得到患者与踝关节骨折术后康复机器人的人机交互力，具体过程如下：
10、首先，通过机器人的传感器采集信息，得到机器人实际的支链力；
11、然后，通过动力学模型，计算出期望轨迹下机器人各支链的理想力；
12、最后，将理想力与机器人实际的支链力结合，计算出患者与踝关节骨折术后康复机器人的人机交互力。
13、更进一步的，步骤2基于人机交互力和所在踝关节骨折术后患者的康复阶段，计算出相应的刚度系数，具体过程如下：
14、首先，得到人机交互力和所在踝关节骨折术后患者的康复阶段；
15、然后，根据设计的刚度自适应控制率，计算出相应的刚度系数。
16、更进一步的，步骤3确定阻尼系数的变化范围，具体过程如下：
17、首先，得到人机交互力和机器人支链位移；
18、然后，通过基于粒子群算法的系统刚度辨识，计算出人机交互环境变化过程中的系统刚度；
19、最后，确定阻尼系数的变化范围。
20、更进一步的，步骤4基于阻尼系数的变化范围，计算出导纳控制器的阻尼系数，具体过程如下：
21、首先，得到阻尼系数的变化范围；
22、然后，依据模糊推理算法，计算出导纳控制器的阻尼系数。
23、更进一步的，步骤5建立变导纳模型，对变导纳模型的参数进行调整，具体过程如下：
24、首先，建立基于人机交互力和踝关节骨折术后康复机器人偏离期望轨迹偏差的变导纳模型；
25、然后，根据患者与踝关节骨折术后康复机器人的人机交互力，计算出机器人各支链期望轨迹的调整量，实现对期望轨迹的修正。
26、更进一步的，步骤6得到理论期望轨迹，实现对机器人的柔顺控制，具体过程如下：
27、首先，将机器人控制的末端期望轨迹，运用逆运动学方程逆解，得到各支链期望轨迹；
28、然后，将各支链期望轨迹与各支链轨迹调整量结合，得到理论期望轨迹；
29、最后，将理论期望轨迹输入到位置速度控制器，实现对机器人的柔顺控制，实现踝关节骨折术后患者康复训练。
30、本专利技术的有益效果如下：
31、本专利技术为踝关节骨折术后患者构建柔顺且高效的康复训练环境，促进骨关节内软骨的修复，提高踝关节骨折术后患者康复训练过程中的柔顺性、安全性，改善患处血液循环，增强患者恢复肌肉力量，保证踝关节骨折术后患者康复过程的舒适性。
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1.一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(1)通过机器人的传感器采集信息，得到患者与踝关节骨折术后康复机器人的人机交互力，具体过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(2)基于人机交互力和所在踝关节骨折术后患者的康复阶段，计算出相应的刚度系数，具体过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(3)确定阻尼系数的变化范围，具体过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(4)基于阻尼系数的变化范围，计算出导纳控制器的阻尼系数，具体过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(5)建立变导纳模型，对变导纳模型的参数进行调整，具体过程如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于刚度
...【技术特征摘要】
1.一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(1)通过机器人的传感器采集信息，得到患者与踝关节骨折术后康复机器人的人机交互力，具体过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征在于：步骤(2)基于人机交互力和所在踝关节骨折术后患者的康复阶段，计算出相应的刚度系数，具体过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于刚度辨识的踝关节骨折康复柔顺控制方法，其特征...
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