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龙图腾网恭喜合肥工业大学申请的专利可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法及装置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：CN116476052B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-22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：202310372642.3，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法及装置是由陈珊;鲍爽;张新甫;孙劲宇;董方方;韩江设计研发完成，并于2023-04-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法及装置在说明书摘要公布了：本发明涉及外骨骼控制技术领域，公开了可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法及装置。该自适应鲁棒力控制方法包括：初始化腰部助力外骨骼；建立物理模型并转化为状态方程；提取物理模型中的相关表达式，获得有关控制输入与输出的动力学方程；将人体各个关节和外骨骼髋关节的角度、角速度、角加速度以及人体髋关节处的力矩作为输入量，输出为电机驱动力矩；将电机驱动力矩转化为控制电流控制电机的输出力矩，带动腰部助力外骨骼关节旋转。本发明应用的控制方法有效克服了人‑外骨骼系统的多关节强耦合和模型不确定性的影响，控制算法可以适应负载的变化，实现了腰部助力外骨骼对人搬运重物的良好助力效果，具有较强的应用价值。

本发明授权可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种可穿戴式腰部助力外骨骼的自适应鲁棒力控制方法，其用于实现对腰部助力外骨骼的控制；所述腰部助力外骨骼包括：背板；背部绑带，其固定在背板上端，用于绑定人体背部；腰部绑带，其固定在背板下端，用于绑定人体腰部；外骨骼髋关节，其设置了两组，并分别设置在背板两侧；所述外骨骼髋关节包括大腿杆、谐波减速器、髋关节电机、腰部连接件、电机旋转编码器；所述谐波减速器的外圈与大腿杆连接；所述髋关节电机的转子与谐波减速器内圈连接，定子与谐波减速器外圈连接；所述腰部连接件的一端与谐波减速器内圈连接，另一端与背板连接；所述电机旋转编码器安装在髋关节电机上；若干个姿态传感器，其设置在大腿杆上、背板上、人体小腿上、人体大腿上、人体躯干上、人体上肢上；肌电传感器，其设置在人体腰部上；实时控制器，其安装在背板上；所述实时控制器与髋关节电机、电机旋转编码器、姿态传感器、肌电传感器电性连接；其特征在于，所述自适应鲁棒力控制方法包括以下步骤：S1，初始化所述实时控制器的采样周期；初始化若干个所述姿态传感器、所述肌电传感器，将传感器数值调零；将所述大腿杆、背板旋转至竖直位置，并初始化电机旋转编码器且将电机旋转编码器数值调零；S2，建立所述腰部助力外骨骼的物理模型，将所述物理模型转化为状态方程；其中，所述物理模型包括人-外骨骼耦合系统动力学模型、人机接口模型、穿戴者提供的完整约束模型；S3，获取人体各个关节的角度、角速度、角加速度、以及人体髋关节处力矩，获取外骨骼髋关节的角度、角速度、角加速度，计算出电机驱动力矩；S4，将所述电机驱动力矩转化为相应髋关节电机的控制电流，通过所述控制电流控制对应的髋关节电机的输出力矩，带动大腿杆相互于背板旋转，实现腰部助力外骨骼的运动；在S2中，所述人-外骨骼耦合系统动力学模型为： 式中，q＝[q1q2q3q4q5]T，q1、q2、q3、q4、q5分别为人体踝关节、人体膝关节、人体髋关节、人体肩关节、外骨骼髋关节的转动角度；τ＝[τ1τ2τ3τ4τact]T，τ1、τ2、τ3、τ4分别为人体踝关节、人体膝关节、人体髋关节、人体肩关节的施加力矩，τact为外骨骼髋关节的驱动力矩；Fb＝[FbxFbyFbz]T为人机作用力，Fbx、Fby、Fbx分别表示人机作用力在x,y,z方向上的分量；Jh∈R3*5为背部接触处人体背部的雅可比矩阵；Je∈R3*5为背部接触处背板的雅可比矩阵；Mq∈R5*5为人-外骨骼耦合系统的惯性矩阵； 为人-外骨骼耦合系统的离心力和科氏力矩阵；Gq∈R5为人-外骨骼耦合系统的重力矩阵；所述人机接口模型为： 式中，K＝diag{Kx,Ky,Kz}为等效弹簧刚度，Kx、Ky、Kz分别表示等效弹簧刚度在x,y,z方向上的分量；C＝diag{Cx,Cy,Cz}为等效阻尼器阻尼系数，Cx、Cy、Cz分别表示等效阻尼器阻尼系数在x,y,z方向上的分量；xh＝[xhxxhyxhz]T为人在背部接触处的位姿，xhx、xhy分别表示人在背部接触处在x,y方向上的位置，xhz表示人在背部接触处绕z轴的转动角度；xe＝[xexxeyxez]T为腰部助力外骨骼在背部接触处的位姿，xex、xey分别表示腰部助力外骨骼在背部接触处在x,y方向上的位置，xez表示腰部助力外骨骼在背部接触处绕z轴的转动角度； 为人在背部接触处的速度，分别表示人在背部接触处在x,y方向上的速度，表示人在背部接触处绕z轴的角速度； 为腰部助力外骨骼在背部接触处的速度，分别表示腰部助力外骨骼在背部接触处在x,y方向上的速度，表示腰部助力外骨骼在背部接触处绕z轴的角速度； 为人机接口处的集中建模不确定性及干扰；所述完整约束模型为：q1＝qhd1t,q2＝qhd2t,q3＝qhd3t,q4＝qhd4t；式中，qhd1t表示人体踝关节角度与时间t的关系；qhd2t表示人体膝关节角度与时间t的关系；qhd3t表示人体髋关节角度与时间t的关系；qhd4t表示人体肩关节角度与时间t的关系；将所述物理模型转化为状态方程的方法包括以下步骤：S5.1，计算τ3与τact的关系；S5.2，令状态变量x1＝∫τ3dτ，设集中模型不确定性为：S5.3，将所述集中模型不确定性分为常数和时变函数两部分，得到Δ1n和Δ1分别代表的常值部分和时变部分；S5.4，设θ＝[J5Y2Δ1nKxKyKzCxCyCz]T；其中，J5、Y2为腰部助力外骨骼的系统参数；S5.5，构建所述腰部助力外骨骼的物理模型的状态方程为： 其中，g为重力加速度，c125tm＝cosq1+q2+q5-θm，θm为大腿杆与人体大腿之间的夹角；

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