【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及外骨骼机器人，尤其涉及一种基于智能大健康的多关节机器人控制方法和系统。
技术介绍
1、随着社会的快速发展，智能大健康产业也逐渐兴起，智能大健康产业主要包括医疗器械制造、健康器械制造、保健康复用品、健康管理等细枝产业，其中对于医疗器械制造产业和健康器械制造产业，特别是在多关节机器人技术和可穿戴设备领域有重大突破，多关节康复机器人逐渐成为研究和应用的热点。多关节康复机器人，特别是针对下肢的外骨骼机器人，旨在通过增强人体力量、改善运动能力或辅助行动不便者，以改善用户的日常生活质量和工作效率。
2、传统的下肢辅助设备，如拐杖、轮椅等，虽然在一定程度上提供了帮助，但存在诸多局限性，如依赖性强、灵活性不足等。相比之下，多关节腿部外骨骼机器人通过精密的机械结构、先进的传感器技术和智能控制算法，能够更紧密地贴合人体运动，实现更加自然、高效的辅助效果。
3、然而，现有的多关节腿部康复机器人在控制方法上仍存在一些挑战。一方面，如何准确地理解并执行用户的意图，如前进、后退、转向等，是实现良好人机交互的关键。另一方面，如何根据用户的实时反馈动态调整机器人的行为参数，以确保舒适性和安全性，也是亟待解决的问题。
4、在控制算法方面，传统的pid控制等方法虽然简单有效，但在面对复杂多变的运动需求时，往往难以达到理想的控制效果。特别是当机器人需要执行高速、大负载等极端任务时，如何保证电机的稳定运行和高效能输出，成为了一个重要的研究课题。
5、综上所述，旨在开发一种能够根据行为指令来调节行为参数，并在
技术实现思路
1、针对上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于智能大健康的多关节机器人控制方法和系统，旨在开发一种能够根据行为指令来调节行为参数，并在根据行为参数对电机进行控制的同时优化多关节机器人的控制方案。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于智能大健康的多关节机器人控制方法，应用于多关节机器人，多关节机器人包括第一关节、第二关节、第一电机、第二电机、第一腿部执行器和第二腿部执行器；
4、所述方法包括：步骤s1：获取行为指令，行为指令包括使用者的腿部动作行为，将行为指令转换成第一目标动作和第二目标动作；
5、步骤s2：获取执行第一目标动作所需的第一行为参数和执行第二目标动作所需的第二行为参数；
6、步骤s3：根据第一行为参数调节第一电机的目标转速以驱动所述第一关节控制所述第一腿部执行器执行第一目标动作，同步根据第二行为参数调节第二电机的目标转速以驱动所述第二关节控制所述第二腿部执行器执行第二目标动作。
7、优选地，所述使用者的腿部动作包括：快走、慢走、小跑和蹲起。
8、进一步地，所述将行为指令转换成第一目标动作和第二目标动作包括：
9、当所述使用者的腿部动作为快走、慢走或小跑时，若当前腿部不为支撑腿时，所述第一目标动作包括所述第一腿部执行器以所述第一关节为原点向前摆动，所述第二目标动作包括所述第二腿部执行器以所述第二关节为原点向上摆动，若当前腿部为支撑腿时，所述第一目标动作包括所述第一腿部执行器以所述第一关节为原点向后摆动，所述第二目标动作包括所述第二腿部执行器以所述第二关节为原点向下摆动；
10、当所述使用者的腿部动作为蹲起时，在蹲下时，所述第一目标动作包括所述第一腿部执行器以所述第一关节为原点向前摆动，所述第二目标动作包括所述第二腿部执行器以所述第二关节为原点向下摆动，当起立时，所述第一目标动作包括所述第一腿部执行器以所述第一关节为原点向后摆动，所述第二目标动作包括所述第二腿部执行器以所述第二关节为原点向上摆动。
11、进一步地，所述第一行为参数包括所述第一腿部执行器相对于所述第一关节的摆动夹角，所述第二行为参数包括所述第二腿部执行器相对于所述第二关节的摆动夹角；
12、当所述使用者的腿部动作为快走、慢走或小跑时，满足关系式：
13、s＝l1(sinθ11+sinθ21)+l2(sinθ12+sinθ22)；
14、其中，s表示当前时刻第一腿部执行器之间的距离，l1表示第一腿部执行器的长度，l2表示第二腿部执行器的长度，θ11表示非支撑腿对应的第一腿部执行器以第一关节为原点的摆动角度，θ12表示非支撑腿对应的第二腿部执行器以第二关节为原点的摆动角度，θ21表示支撑腿对应的第一腿部执行器以第一关节为原点的摆动角度，θ22表示支撑腿对应的第二腿部执行器以第二关节为原点的摆动角度；
15、当所述使用者的腿部动作为蹲起时，满足关系式：
16、h＝l1cosθ31+l2cosθ32；
17、其中，l1表示第一腿部执行器的长度，l2表示第二腿部执行器的长度，h为当前下蹲的距离，θ31表示第一腿部执行器以第一关节为原点的摆动角度，θ32表示第二腿部执行器以第二关节为原点的摆动角度。
18、进一步地，所述第一行为参数和所述第二行为参数还包括所述第一腿部执行器和所述第二腿部执行器分别执行第一目标动作和第二目标动作的频率；
19、所述第一腿部执行器执行第一目标动作和所述第二腿部执行器执行第二目标动作分别所需的第一电机的目标转速和第二电机的目标转速，满足关系式：
20、
21、其中，f表示腿部执行器执行目标动作的频率，n表示腿部执行器完成一次动作时电机输出端所要转动的圈数，δθ表示完成一次动作腿部执行器的角度变化量，60是用于单位转换的常量。
22、进一步地，在步骤s3中，根据第一行为参数调节第一电机的目标转速以及根据第二行为参数调节第二电机的目标转速时，包括：
23、判断第一电机或第二电机的目标转速是否低于预设的电机转折转速，若是，则采用mtpa的电流控制方式生成相应的d轴与q轴的电流；
24、将d轴电流以及q轴电流输入到控制器中，得到d轴与q轴的电压，根据d轴与q轴的电压驱动第一电机或第二电机运行。
25、进一步地，在步骤s3中，根据第一行为参数调节第一电机的目标转速以及根据第二行为参数调节第二电机的目标转速时，包括：
26、判断第一电机或第二电机的目标转速是否高于预设的电机转折转速，若是，则根据电机的运行参数、设计参数以及目标转速获取d轴的电流，根据最大电流以及d轴的电流获取q轴电流的限制值；
27、将d轴电流以及q轴电流输入到控制器中，得到d轴与q轴的电压，根据d轴与q轴的电压驱动第一电机或第二电机运行。
28、进一步地，运行参数包括：q轴的给定电流、q轴的反馈电流；
29、设计参数包括：电机的额定电流、电机的额定转速；
30、所述获取d轴的电流的步骤如下：
31、实时获取q轴的给定电流iqref，将给定电流iqref输入到低通滤波器，得到第一参数iq′ref；
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1.一种基于智能大健康的多关节机器人控制方法，其特征在于，应用于多关节机器人，多关节机器人包括第一关节、第二关节、第一电机、第二电机、第一腿部执行器和第二腿部执行器；
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述使用者的腿部动作包括：快走、慢走、小跑和蹲起。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述将行为指令转换成第一目标动作和第二目标动作包括：
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一行为参数包括所述第一腿部执行器相对于所述第一关节的摆动夹角，所述第二行为参数包括所述第二腿部执行器相对于所述第二关节的摆动夹角；
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一行为参数和所述第二行为参数还包括所述第一腿部执行器和所述第二腿部执行器分别执行第一目标动作和第二目标动作的频率；
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤S3中，根据第一行为参数调节第一电机的目标转速以及根据第二行为参数调节第二电机的目标转速时，包括：
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，运行参数包括：q轴的给定电流、q轴的反馈电流；
9.一种基于智能大健康的多关节机器人控制系统，应用于如权利要求1-8任意一项所述的控制方法，包括第一关节、第二关节、第一电机、第二电机、第一腿部执行器和第二腿部执行器，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能大健康的多关节机器人控制方法，其特征在于，应用于多关节机器人，多关节机器人包括第一关节、第二关节、第一电机、第二电机、第一腿部执行器和第二腿部执行器；
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述使用者的腿部动作包括：快走、慢走、小跑和蹲起。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述将行为指令转换成第一目标动作和第二目标动作包括：
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一行为参数包括所述第一腿部执行器相对于所述第一关节的摆动夹角，所述第二行为参数包括所述第二腿部执行器相对于所述第二关节的摆动夹角；
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一行为参数和所述第二行为参数还包括所述第一腿部执行器和...
【专利技术属性】
技术研发人员：化雪荟，李冠宏，王鹏，龙腾发，何志雄，
申请(专利权)人：广东天太机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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