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申请/专利权人：无锡音瓶科技有限公司

摘要：本发明属于上肢外骨骼机器人技术领域，具体的说是一种上肢外骨骼机器人及控制方法，包括上肢外骨骼机器支架，所述上肢外骨骼支架由上肢关节和前臂关节呈一体式构成，所述上肢关节转动安装在上肢外骨骼支架的下方，所述前臂关节转动安装在上肢关节的下表面，所述上肢关节与上肢外骨骼转动部位设置有关节电机一，所述前臂关节与上肢关节转动部位设置有关节电机二；模糊PD控制模块能够辅助关节电机移动至期望轨迹，去权重的模糊控制能够增加运动的平滑度，在控制过程中不仅表现出良好的跟踪性能，而且提高运动的平稳性，有效提高重体力活动的效率，有效降低穿戴者在长时间、重复性重体力活动中上肢肌肉的疲劳程度。

主权项：1.一种上肢外骨骼机器人的控制方法，其特征在于：所述上肢外骨骼机器人包括上肢外骨骼机器支架1，所述上肢外骨骼机器支架1由上肢关节2和前臂关节3呈一体式构成，所述上肢关节2转动安装在上肢外骨骼机器支架1的下方，所述前臂关节3转动安装在上肢关节2的下表面，所述上肢关节2与上肢外骨骼转动部位设置有关节电机一4，所述前臂关节3与上肢关节2转动部位设置有关节电机二5；所述上肢外骨骼机器人还包括上肢外骨骼机器支架1的控制系统，所述控制系统用以控制关节电机转动，以控制上肢外骨骼机器支架1进行不同的运动方式，所述运动方式包括肩关节屈曲、伸展；肩关节外展、内收；肩关节外旋、内旋；肘关节屈曲、伸展以及腕关节屈曲、伸展；所述控制系统包括：上肢外骨骼数据采集模块；所述上肢外骨骼采集模块用以采集肩关节与肘关节运动期望角度，并基于所述期望角度分别获取肩关节与肘关节的期望运动轨迹，同时采集穿戴者的实际运动轨迹；上肢外骨骼分析模块：所述上肢外骨骼分析模块用以分析计算所述期望运动轨迹与所述实际运动轨迹件的误差值和误差变化率；上肢外骨骼调节模块：所述上肢外骨骼调节模块用以基于所述误差值和误差变化率调节肩关节和肘关节的关节电机转动力矩；所述上肢外骨骼机器人的控制方法包括以下步骤：S1：分别获取肩关节和肘关节运动的期望角度，并基于所述期望角度分别获取肩关节与肘关节的期望运动轨迹；S2：获取穿戴者的实际运动轨迹；S3：分析所述期望运动轨迹与所述实际运动轨迹的误差值和误差变化率；S4：基于所述误差值和误差变化率调整所述肩关节与肘关节的关节电机转动力矩，使得实际运动轨迹趋向于期望运动轨迹；基于所述期望角度分别获取肩关节和肘关节的期望运动轨迹的方法为：首先获取肩关节和肘关节的三个期望角度，初始期望角度、中间期望角度和最终期望角度，基于三个期望角度来获取肩关节与肘关节在运动过程中的空间位置和姿态；基于对肩关节与肘关节在运动过程中空间位置和姿态之间关系的分析，通过D-H法分析上肢外骨骼所处的坐标系相对于固定参考系的变换矩阵，建立上肢外骨骼的运动学模型；将肩关节与肘关节运动过程中的三个期望角度作为上肢外骨骼运动学模型的输入，获取期望运动轨迹；所述上肢外骨骼数据采集模块还包括传感器单元，所述传感器单元包括惯性传感器，所述惯性传感器用于采集肩关节与肘关节在穿戴者运动过程中的角速度和角加速度；获取穿戴者的实际运动轨迹的具体方法为：基于所述惯性传感器采集的角速度和角加速度作为上肢外骨骼运动学模型的输入，推算关节的空间位置和运动轨迹，获取穿戴者的实际运动轨迹。

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