同济大学王志鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉同济大学申请的专利一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法、装置及介质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:CN119719640B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31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:202411870012.X,技术领域涉及:G06F18/15;该发明授权一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法、装置及介质是由王志鹏;徐海鑫;周艳敏;何斌;蒋烁;程斌设计研发完成,并于2024-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法、装置及介质在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法、装置及介质,方法步骤包括:在机械臂末端装配六维力传感器,设置机械臂的控制模式与刚度系数;将机械臂末端随机设置在设定原点的一定范围内,操作者手臂佩戴肌电信号传感器,并拖拽机械臂末端到原点位置,实时采集记录机械臂末端位置信息,六维力信息和肌电信号;基于机械臂末端位置信息和六维力信息数据,计算手臂末端刚度真实值;基于肌电信号以及手臂末端刚度真实值,训练手臂末端刚度映射网络;采集受试者的肌电信号,输入完成训练的手臂末端刚度映射网络,估计得到受试者手臂末端刚度。与现有技术相比,本发明削弱了采集数据的零偏,手臂末端刚度估计的准确度更高。
本发明授权一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法、装置及介质在权利要求书中公布了:1.一种基于肌电信号的手臂末端刚度估计方法,其特征在于,步骤包括: 在机械臂末端装配六维力传感器,设置机械臂的控制模式与刚度系数; 将机械臂末端随机设置在设定原点的一定范围内,操作者手臂佩戴肌电信号传感器,并拖拽机械臂末端回到原点位置;采集记录机械臂末端位置信息、六维力信息与肌电信号; 基于采集的机械臂末端位置信息和六维力信息数据,计算手臂末端刚度真实值,具体如下: 对于当前轮次数据的起始位置,由操作者将被试机械臂拖回原点;在稳态条件下,人体手部末端受到的外力与基于采集的机械臂末端位置信息和六维力信息数据,计算手臂末端刚度真实值相反;机械臂末端执行器的实际速度与人体手部末端的实际速度都为0,根据机械臂和手臂的阻抗模型,手臂末端刚度的真实值为: 其中,、分别为稳态时手臂末端和机械臂末端的位置;为机械臂末端执行器的初始位置;为人体手臂的虚拟原点位置;为机械臂末端执行器的刚度矩阵; 基于采集的肌电信号以及计算所得的手臂末端刚度真值,训练以肌电信号为输入手臂末端刚度值为输出基于融合长短期记忆的端到端手臂末端刚度估计模型;所述基于融合长短期记忆的端到端手臂末端刚度估计模型具体如下: 将预处理完的肌电信号传入手臂刚度估计网络中,输入LSTM层进行学习,所述LSTM层包括多个依照顺序处理时间步数据的LSTM块,第一个LSTM块接收初始状态,并结合第一个时间步的数据计算输出下一状态,各LSTM块逐步处理后续时间步的数据,并传递更新的隐状态和单元状态;每个LSTM块结束后会经过一个随机失活层,在网络进行前向传播时,让每个神经元以一定概率停止工作;随着时间步的推进,LSTM层提取输出肌电信号的时频域特征; 将LSTM层的输出进行降维处理将多维张量压缩成一维张量后,输入到全连接层对特征进一步进行学习;在输出层使用激活函数函数,将网络的输出限制在0和1之间后乘上手臂最大刚度得到手臂末端的刚度值; 采集受试者的肌电信号,输入完成训练的端到端手臂末端刚度估计模型,估计得到受试者手臂末端刚度。
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