电子科技大学郭庆获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116125817B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310232204.7,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法是由郭庆;詹浩然;陈振雷;石岩;张继宇;许猛;严尧;寇建阁;蒋丹;王一轩设计研发完成,并于2023-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法,应用于外骨骼机器人领域;由于外骨骼机器人动力学参数很难得到精确数值,并且在控制外骨骼过程中所存在的外部干扰很难进行估计,为了解决上述问题,使外骨骼能够更好地跟踪设定轨迹,因此采用模糊系统对动力学未知参数进行估计,并采用非线性干扰观测器去估计集总项干扰,补偿不确定性干扰项的影响。本发明所采用的控制器用于对外骨骼装置进行电机驱动,能有效地提高外骨骼装置的响应能力和跟踪精度。
本发明授权基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法在权利要求书中公布了:1.基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼模糊自适应控制方法,其特征在于,所基于的控制系统,包括:基于干扰观测器的模糊自适应控制器、外骨骼模型、力传感器、导纳控制器; 力传感器安装在外骨骼模型上,用于获取人体与下肢外骨骼模型之间的交互力,力传感器获取的交互力作为导纳控制器的输入,导纳控制器的输出为轨迹修正量,轨迹修正量用于对参考轨迹进行修正,得到期望轨迹;期望轨迹与外骨骼的双关节角度作为基于干扰观测器的模糊自适应控制器的输入,外骨骼模型在基于干扰观测器的模糊自适应控制器的控制下运动; 得到基于干扰观测器的模糊自适应控制器的过程包括以下步骤: S1、根据拉格朗日动力学,考虑人机耦合项的2自由度下肢外骨骼动力学模型可以表示为: 其中,q表示外骨骼的双关节角度,表示外骨骼的双关节角速度,表示外骨骼的双关节角加速度,τ表示电机的驱动力矩,τext表示人机耦合力矩,Mq、和Gq分别表示系统的惯性矩阵、科氏矩阵和重力项,fdist表示为系统外部未知干扰所构成的集总项; S2、通过基于干扰观测器的模糊自适应控制器补偿集总项,并解决Mq、和Gq的表示;基于干扰观测器的模糊自适应控制器表示为: 式中,z1和z2为外骨骼系统的状态误差,K2表示增益矩阵, 为包含逼近器参数,:=表示定义为,blockdiag表示矩阵块,n表示包含元素的个数,是的组成部分,z2i是z2中的元素,SZ为模糊隶属函数,Γi为正实数, 为设计函数,β为辅助向量,为β的一次导,为观测器中的函数,表示对干扰的观测,为模糊系统。
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