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龙图腾网获悉北京航空航天大学;北航歌尔(潍坊)智能机器人有限公司申请的专利一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合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：CN115381672B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29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：202211009102.0，技术领域涉及：A61H1/02；该发明授权一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合控制方法是由石狄;冯蓬勃;张武翔;马宏刚;刘源源;丁希仑设计研发完成，并于2022-08-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合控制方法，属于机器人控制领域；具体为：首先，针对患者，将其踝关节在三维空间内的运动轨迹作为期望运动轨迹；然后，利用机器人的角度传感器，测量出机器人的运动角度，通过运动学解算得到机器人踝关节的实际位置；分别在被动模式和主动模式下，计算轨迹跟踪误差和轮廓跟踪误差；最后，基于下肢外骨骼机器人的动力学模型，利用轨迹跟踪误差和轮廓跟踪误差分别计算主动控制模式下和被动控制模式下的控制器的力矩值，实现不同控制模式下的运动。本发明的两种控制器采用结构完全相同的控制架构，只是误差的表达方式不同，因此可以基于不同的康复训练需求，输入不同的误差，实现训练模式的切换。

本发明授权一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于下肢外骨骼机器人的多模式混合控制方法，其特征在于，具体步骤如下： 针对患者，将其踝关节在三维空间内的运动轨迹作为期望运动轨迹fs； 然后、利用机器人上的角度传感器，测量出机器人的运动角度，通过运动学解算得到机器人踝关节的实际位置Pat； 分别计算被动模式下，机器人带动患者肢体运动，利用患者的期望运动轨迹计算轨迹跟踪误差ep1，以及主动模式下，患者的期望运动轨迹fs上，距离当前实际位置最近的点fs*到实际位置Pat的距离，即轮廓跟踪误差ep2； 所述轨迹跟踪误差ep1表示为：ep1＝Pa-fs； 轮廓跟踪误差ep2表示为：ep2＝Pa-fs*； 其中，距离当前实际位置最近的点fs*计算公式为： k和λ为正的常数，kΨ为s的函数，Σ为滑模面函数；α是阶次，取α≥1，Ψ是描述距离投影的变量； 最后、基于下肢外骨骼机器人的动力学模型，利用轨迹跟踪误差ep1和轮廓跟踪误差ep2设计带有动力学模型和速度误差估计的控制器，实现不同控制模式下的运动控制； 机器人的动力学方程为： 其中M是惯量矩阵；C是哥氏力和向心力项；G是引力项；F为摩擦力；τext为人机之间的交互力，即患者施加给机器人的力；q＝[θhθk]T为广义变量，其中θh和θk分别为髋关节和膝关节的角度，τ为控制律，设计为： J为机器人的雅各比，Kd为速度增益，为速度误差的估计值，为动力学模型的估计值，Fa为力矩项，被动控制模式下： Fa＝-Kpep Kp是位置增益，ep是误差，且此时ep＝ep1； 主动控制模式下：Fa＝k1ω1Fac+k2ω2Ftr k1和k2是控制增益，用来调整输出力矩的幅值；ω1和ω2分别是切向分量和法向分量的权重；r是根据姿态轮廓误差ep来调整两个分量的相对权值的变量； Fac和Ftr为在最近点施加调整力矩方向的单位向量，计算公式为： Fac＝-n+b||n+b||＝-ep||ep|| Ftr＝t n和b分别表示最近位置处的法向量和副法向量，ep是误差，此时ep＝ep2；t是最近位置处的切向量。

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