【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器控制，具体而言，涉及一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法。
技术介绍
1、目前，外骨骼系统在正常状态下可以实现很好的助力效果，但是当行走趋向于不平稳时，人体需要提供额外的力来调整行走的状态，此时，助力由于与人体平稳自调整力的作用方向不同，会在一定程度上调整人体平稳状态的阻力，如果不对其进行补偿控制，则会加大人体的肌肉做功，严重的会影响人体的运动平衡，使人摔倒受伤。
2、目前，外骨骼系统的平衡稳定控制策略主要是零力矩点法，认为若地面上存在重力、外力和惯性力对该点的合力矩为0的点，改点称为零力矩点。zmp又称为压力中心或者地面反作用力中心，如果zmp在支撑区域内，则机器人是稳定的。zmp点到支撑多边形的最小距离即为此时刻机器人的zmp稳定裕度。zmp落在脚掌的范围里，机器人可稳定行走。
3、然而现有的平衡控制策略存在一些问题：首先，实现困难，必须测量获得足底压力信息和下肢姿态信息，对于很多外骨骼机器人来说，为了工程可靠性和经济性，没有对这些信息进行采集反馈；其次，增加了系统复杂度，降低了系统可靠性，需要的信息较多，电气系统庞大，增加了线缆布局的复杂度，使系统可靠性降低，并且足底压力的采集容易受地形环境的影响，容易采集不准确，引发误判；再次，零力矩法等平衡判断方法需要依靠人体参数，对于不同的穿戴者，需要用不同的参数，对于外骨骼这类穿戴式机器人不是很适用。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种外骨骼机器人的平衡
2、第一方面，本专利技术提供了一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，包括：
3、获得上肢姿态数据集；
4、根据上肢姿态数据集按照第一规则获得第一状态，根据第一状态设定下肢外骨骼机器人进入正常助力模式；
5、根据上肢姿态数据集按照第二规则获得第二状态，根据第二状态设定下肢外骨骼机器人进入补偿助力模式；
6、根据上肢姿态数据集按照第三规则获得第三状态，根据第三状态设定下肢外骨骼机器人进入助力归零模式。
7、在一些实施例中，
8、所述上肢姿态数据集包括上肢躯干侧倾角、上肢躯干后仰角及上肢躯干稳定状态变量值，所述上肢躯干稳定状态变量值由所述上肢躯干侧倾角与所述上肢躯干后仰角通过第一计算规则获得。
9、在一些实施例中，
10、所述第一规则为所述上肢躯干后仰角小于或等于第一稳定阈值，且所述上肢躯干稳定状态变量值小于或等于第二稳定阈值，所述第一稳定阈值为10，所述第二稳定阈值为10。
11、在一些实施例中，
12、还包括以下步骤；根据上肢姿态数据集按照第四规则获得所述第二状态；
13、所述第四规则为所述上肢躯干后仰角小于所述第一稳定阈值，且所述上肢躯干稳定状态变量值大于所述第二稳定阈值，并且所述上肢躯干稳定状态变量值小于第三稳定阈值，所述第三稳定阈值为20。
14、在一些实施例中，
15、还包括以下步骤；根据上肢姿态数据集按照第五规则获得所述第三状态；
16、所述第五规则为所述上肢躯干后仰角小于所述第一稳定阈值，且所述上肢躯干稳定状态变量值大于所述第三稳定阈值。
17、在一些实施例中，
18、所述第二规则为所述上肢躯干后仰角大于所述第一稳定阈值，且所述上肢躯干侧倾角大于不完全稳定阈值，所述不完全稳定阈值为10。
19、在一些实施例中，
20、所述第三规则为所述上肢躯干后仰角大于所述第一稳定阈值，且所述上肢躯干侧倾角大于完全失衡阈值，所述完全失衡阈值为20。
21、在一些实施例中，
22、获得下肢姿态数据集，所述下肢姿态数据集包括膝关节角度及膝关节角度最小值；
23、当下肢外骨骼机器人进入正常助力模式时，所述下肢外骨骼机器人提供第一助力指令值，所述第一助力指令值由可调整增益值与所述膝关节角度及膝关节角度最小值通过第二计算规则获得。
24、在一些实施例中，
25、当下肢外骨骼机器人通过所述第二规则进入补偿助力模式时，所述下肢外骨骼机器人提供第一补偿助力指令值，所述第一补偿助力指令值由所述上肢躯干侧倾角、所述不完全稳定阈值、第一调整系数、第二调整系数和第三调整系数通过第三计算规则获得；
26、当下肢外骨骼机器人通过所述第四规则进入补偿助力模式时，所述下肢外骨骼机器人提供第二补偿助力指令值，所述第二补偿助力指令值由所述上肢躯干稳定状态变量值、所述第二稳定阈值、第四调整系数、第五调整系数和第六调整系数通过第四计算规则获得。
27、在一些实施例中，
28、所述上肢姿态数据集来自于乘载体的上半躯体状态，
29、所述第一状态为所述乘载体的上半躯体处于完全稳定状态；
30、所述第二状态为所述乘载体的上半躯体处于不完全稳定状态；
31、所述第三状态为所述乘载体的上半躯体处于完全失衡状态。
32、本申请实施例提供的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法中，获得上肢姿态数据集；根据上肢姿态数据集按照第一规则获得第一状态，根据第一状态设定下肢外骨骼机器人进入正常助力模式；根据上肢姿态数据集按照第二规则获得第二状态，根据第二状态设定下肢外骨骼机器人进入补偿助力模式；根据上肢姿态数据集按照第三规则获得第三状态，根据第三状态设定下肢外骨骼机器人进入助力归零模式。与现有技术相比，本实施例的方案中，根据第一状态设定下肢外骨骼机器人进入正常助力模式，根据第二状态设定下肢外骨骼机器人进入补偿助力模式，根据第三状态设定下肢外骨骼机器人进入助力归零模式。根据上肢姿态数据集来获得对应的状态，并根据状态来进行相应的操作，不需要获得其他的信息，方法简单，通用性好，并且当处于第三状态时，进入助力归零模式，使得穿戴者更舒适，可以使助力控制更柔顺，平稳安全，具有更好的工程应用性。
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1.一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求3所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种外骨骼机器人的平衡稳定补偿控制方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：潘积文，强利刚，肖新华，宋定安，胡静，李阳阳，肖陶康，王帮猛，杨义光，张勇，
申请(专利权)人：贵州航天控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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