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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京航空航天大學(xué);北航歌爾(濰坊)智能機(jī)器人有限公司申請的專利一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN115381672B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202211009102.0，技術(shù)領(lǐng)域涉及：A61H1/02；該發(fā)明授權(quán)一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法是由石狄;馮蓬勃;張武翔;馬宏剛;劉源源;丁希侖設(shè)計研發(fā)完成，并于2022-08-22向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法，屬于機(jī)器人控制領(lǐng)域；具體為：首先，針對患者，將其踝關(guān)節(jié)在三維空間內(nèi)的運(yùn)動軌跡作為期望運(yùn)動軌跡；然后，利用機(jī)器人的角度傳感器，測量出機(jī)器人的運(yùn)動角度，通過運(yùn)動學(xué)解算得到機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的實際位置；分別在被動模式和主動模式下，計算軌跡跟蹤誤差和輪廓跟蹤誤差；最后，基于下肢外骨骼機(jī)器人的動力學(xué)模型，利用軌跡跟蹤誤差和輪廓跟蹤誤差分別計算主動控制模式下和被動控制模式下的控制器的力矩值，實現(xiàn)不同控制模式下的運(yùn)動。本發(fā)明的兩種控制器采用結(jié)構(gòu)完全相同的控制架構(gòu)，只是誤差的表達(dá)方式不同，因此可以基于不同的康復(fù)訓(xùn)練需求，輸入不同的誤差，實現(xiàn)訓(xùn)練模式的切換。

本發(fā)明授權(quán)一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于下肢外骨骼機(jī)器人的多模式混合控制方法，其特征在于，具體步驟如下： 針對患者，將其踝關(guān)節(jié)在三維空間內(nèi)的運(yùn)動軌跡作為期望運(yùn)動軌跡fs； 然后、利用機(jī)器人上的角度傳感器，測量出機(jī)器人的運(yùn)動角度，通過運(yùn)動學(xué)解算得到機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的實際位置Pat； 分別計算被動模式下，機(jī)器人帶動患者肢體運(yùn)動，利用患者的期望運(yùn)動軌跡計算軌跡跟蹤誤差ep1，以及主動模式下，患者的期望運(yùn)動軌跡fs上，距離當(dāng)前實際位置最近的點fs*到實際位置Pat的距離，即輪廓跟蹤誤差ep2； 所述軌跡跟蹤誤差ep1表示為：ep1＝Pa-fs； 輪廓跟蹤誤差ep2表示為：ep2＝Pa-fs*； 其中，距離當(dāng)前實際位置最近的點fs*計算公式為： k和λ為正的常數(shù)，kΨ為s的函數(shù)，Σ為滑模面函數(shù)；α是階次，取α≥1，Ψ是描述距離投影的變量； 最后、基于下肢外骨骼機(jī)器人的動力學(xué)模型，利用軌跡跟蹤誤差ep1和輪廓跟蹤誤差ep2設(shè)計帶有動力學(xué)模型和速度誤差估計的控制器，實現(xiàn)不同控制模式下的運(yùn)動控制； 機(jī)器人的動力學(xué)方程為： 其中M是慣量矩陣；C是哥氏力和向心力項；G是引力項；F為摩擦力；τext為人機(jī)之間的交互力，即患者施加給機(jī)器人的力；q＝[θhθk]T為廣義變量，其中θh和θk分別為髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的角度，τ為控制律，設(shè)計為： J為機(jī)器人的雅各比，Kd為速度增益，為速度誤差的估計值，為動力學(xué)模型的估計值，F(xiàn)a為力矩項，被動控制模式下： Fa＝-Kpep Kp是位置增益，ep是誤差，且此時ep＝ep1； 主動控制模式下：Fa＝k1ω1Fac+k2ω2Ftr k1和k2是控制增益，用來調(diào)整輸出力矩的幅值；ω1和ω2分別是切向分量和法向分量的權(quán)重；r是根據(jù)姿態(tài)輪廓誤差ep來調(diào)整兩個分量的相對權(quán)值的變量； Fac和Ftr為在最近點施加調(diào)整力矩方向的單位向量，計算公式為： Fac＝-n+b||n+b||＝-ep||ep|| Ftr＝t n和b分別表示最近位置處的法向量和副法向量，ep是誤差，此時ep＝ep2；t是最近位置處的切向量。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人北京航空航天大學(xué);北航歌爾(濰坊)智能機(jī)器人有限公司，其通訊地址為：100191 北京市海淀區(qū)學(xué)院路37號；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。