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恭喜成都大学;贺州学院黄丽敏获国家专利权

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龙图腾网恭喜成都大学;贺州学院申请的专利一种基于TD3算法的下肢康复机器人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:CN117688276B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28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:202311733300.6,技术领域涉及:G06F17/10;该发明授权一种基于TD3算法的下肢康复机器人控制方法是由黄丽敏;贺敏;张敏;郭毅锋;胡涛;童旭斌设计研发完成,并于2023-12-14向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于TD3算法的下肢康复机器人控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于TD3算法的下肢康复机器人控制方法,主要解决机器人与患者之间的个体差异适配问题以及机器人在不同环境下的适应性挑战。该方法包括以下步骤:S1,采用TD3算法规划出脚跟质点的运动轨迹;S2,采用三次样条插值法将脚跟质点的运动轨迹进行顺滑处理;S3,根据顺滑处理后脚跟质点的运动轨迹推导出膝关节及髋关节角度,得到关节运动目标曲线;S4,使用TD3算法控制下肢外骨骼关节电机,跟踪目标角度曲线,实现下肢康复机器人的控制。与传统方法相比,本发明方法有效地应对了因频繁数据采集而引起的数据库臃肿问题,降低了工作量,且更精准地适应患者和环境的差异。

本发明授权一种基于TD3算法的下肢康复机器人控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于TD3算法的下肢康复机器人控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,采用TD3算法规划出脚跟质点的运动轨迹;具体步骤如下:S11,建立脚跟质点的栅格地图;S12,在栅格地图中采用TD3算法对脚跟质点进行运动轨迹规划;S13,定义TD3算法的前提条件;所述前提条件包括:S131,在栅格地图中的任意位置定义脚跟质点的运动空间;S132,定义脚跟质点的动作空间集合;S133,定义脚跟质点单步运动获得奖励回报规则: 其中,Rt为单步运动获得的奖励回报;St为脚跟质点在t时刻坐标;at为脚跟质点的动作;S134,定义脚跟质点的累计奖励回报规则: 其中,Rn为累计奖励;γ为打折系数;S135,定义4个价值神经网络:第一价值网络、第二价值网络、第三价值网络、第四价值网络;每一个价值神经网络共有4个网络层;输入层:输入信号为脚跟质点的坐标和动作;第一隐藏层:共取128个神经元,激活函数为Relu函数;第二隐藏层:取128个神经元,激活函数为Relu函数;输出层:输出值为对脚跟质点的坐标和动作的评价值;S136,定义2个策略神经网络:第一策略网络、第二策略网络;每一个策略神经网络共有4个网络层;输入层:输入信号为脚跟质点的坐标;第一隐藏层:取128个神经元,激活函数为Relu函数;第二隐藏层:取128个神经元,激活函数为Relu函数;输出层:输出值为脚跟质点的动作;S137,定义数据池;S14,在定义的前提条件下进行价值网络和策略网络训练;其中,进行价值网络和策略网络训练的步骤如下:S141,在运动空间中执行第一策略网络,产生N条数据,每条数据包含4个部分:St、at、Rt、下一步坐标St+1,并更新数据池;S142,从数据池中随机采样k条数据;S143,训练价值网络:将k条数据的所有信息,即St、at、Rt、下一步坐标St+1分别输入第一价值网络和第三价值网络,结果记为v1和v2;将k条数据的下一步坐标St+1输入第二策略网络得到下一步动作at+1;将k条数据中的下一步坐标St+1和下一步动作at+1分别输入第二价值网络和第四价值网络,结果记为target1和target2,TD目标yt为:yt=f1·target1+1-f1·target2其中,f1为加权系数;根据公式:δit=viSt,at,w-yt=viSt,at,w-[Rt+γviSt+1,at,w]i=1,2计算TD误差;式中δit为TD误差,yt为TD目标;viSt+1,at,w是价值网络计算值,w为价值网络参数;再根据公式: 完成第一价值网络和第三价值网络的训练;其中,式中α为学习率;S144,取步骤S143中较小的TD误差为δt,根据公式: 完成第一策略网络的训练;式中,λ是策略网络的参数,π为策略网络,β为学习率;S145,跳转至步骤S142,循环执行64次;S146,采用软更新方法更新第二价值网络、第四价值网络、第二策略网络的参数;S147,跳转至步骤S141,循环执行64次;S148,在运动空间中执行第一策略网络产生最终运动规划轨迹;S2,采用三次样条插值法将脚跟质点的运动轨迹进行顺滑处理;S3,根据顺滑处理后的脚跟质点的运动轨迹推导出膝关节及髋关节角度,得到关节运动目标曲线;S4,使用TD3算法控制下肢外骨骼关节电机,跟踪目标角度曲线,实现下肢康复机器人的控制。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人成都大学;贺州学院,其通讯地址为:610106 四川省成都市龙泉驿区外东十陵镇;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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