[00巧]步驟S210、設(shè)出力意圖參數(shù)為卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量，將每一時(shí)刻所采集的表 面肌電信號(hào)作為卡爾曼濾波器的激勵(lì)輸入，估計(jì)出每一時(shí)刻所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體角加 速度估計(jì)值；
[0076] 卡爾曼濾波器化alman濾波器）是一種在測(cè)量方差已知的情況下能夠從一系列存 在測(cè)量噪聲的數(shù)據(jù)中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)的器件。
[0077] 步驟S220、W所述整體角加速度估計(jì)值和實(shí)際確定的整體角加速度值計(jì)算卡爾曼 增益；
[0078] 可選的，本發(fā)明實(shí)施例可將實(shí)際確定得到的整體角加速度值作為卡爾曼濾波器的 量測(cè)值，并與同一時(shí)刻的卡爾曼濾波器所估計(jì)的整體角加速度估計(jì)值一同處理，得到卡爾 曼增益；
[0079] 步驟S230、通過(guò)所述卡爾曼增益修正所述卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量；
[0080] 步驟S240、循環(huán)修正卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量多次，直至卡爾曼濾波器達(dá)到收斂 條件，將卡爾曼濾波器當(dāng)前的狀態(tài)變量確定為出力意圖參數(shù)。
[0081] 在修正卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量后，本發(fā)明實(shí)施例可根據(jù)修正后的狀態(tài)變量再次 估計(jì)整體角加速度估計(jì)值，并再次計(jì)算卡爾曼增益和修正狀態(tài)變量；即本發(fā)明實(shí)施例可多 次循環(huán)執(zhí)行步驟S210~步驟S230,直至卡爾曼濾波器達(dá)到收斂條件，通過(guò)多次循環(huán)處理， 卡爾曼濾波器收斂后，此時(shí)卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量可作為出力意圖參數(shù)使用。
[0082] 對(duì)于卡爾曼濾波器的濾波過(guò)程可W如下所示：
[0083] 1)向前推算狀態(tài)變量
[0084]
[00化]根據(jù)上述公式，可通過(guò)當(dāng)前的狀態(tài)變量W及系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A，外部激勵(lì)輸入 矩陣BW及輸入量，向前推算下一狀態(tài)的估計(jì)值，構(gòu)成下一狀態(tài)的先驗(yàn)估計(jì)；
[0086] 2)先前推算誤差協(xié)方差
[0087] Pk=APkiAT+Q
[0088] 根據(jù)上述公式，可更新系統(tǒng)狀態(tài)協(xié)方差矩陣P，計(jì)算由運(yùn)一估計(jì)過(guò)程引入的不確定 因素；其中，Q為激勵(lì)輸入的協(xié)方差矩陣，構(gòu)成下一狀態(tài)先驗(yàn)的協(xié)方差矩陣。
[0089] 3)狀態(tài)變量更新（校正），包括如下步驟：
[0090] 1、計(jì)算卡爾曼增益
[0091] Kk=PkΗ"(HPkH"+R)'
[0092] H矩陣把量測(cè)值和狀態(tài)變量關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)系統(tǒng)狀態(tài)的先驗(yàn)估計(jì)計(jì)算卡爾曼增益。
[0093] 2、由量測(cè)值Zk更新估計(jì)
[0094]
[0095] 通過(guò)由狀態(tài)變量的協(xié)方差矩陣W及量測(cè)值的協(xié)方差計(jì)算出卡爾曼增益，從而對(duì)于 狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行修正；此過(guò)程決定了狀態(tài)變量對(duì)于先驗(yàn)估計(jì)過(guò)程的修正量。
[0096] 3)更新誤差協(xié)方差
[0097] Pk=(I-KWPki
[0098] 同時(shí)更新狀態(tài)協(xié)方差矩陣，形成后驗(yàn)協(xié)方差矩陣，W便卡爾曼濾波器的下一個(gè)工 作循環(huán)使用。
[0099] 其中，-表示先驗(yàn)，Λ表示估計(jì)，X表示狀態(tài)變量、即"出力意圖參數(shù)"，P表示狀態(tài) 協(xié)方差矩陣，Κ表示卡爾曼濾波器增益矩陣，A表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，Q表示激勵(lì)噪聲協(xié)方差矩 陣，R表示觀測(cè)噪聲協(xié)方差，Η表示狀態(tài)變量的增益，B表示可控的控制輸入。
[0100] 在一次卡爾曼濾波器的工作循環(huán)中，首先進(jìn)行卡爾曼估計(jì)過(guò)程：根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的 狀態(tài)變量，向前推算系統(tǒng)的下一狀態(tài)的數(shù)值，在此過(guò)程中，EMG信號(hào)輸入向量通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣 作為卡爾曼估計(jì)過(guò)程的激勵(lì)輸入，驅(qū)動(dòng)卡爾曼濾波器從k-1時(shí)刻到k時(shí)刻進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)；系 統(tǒng)中所用的卡爾曼濾波器狀態(tài)變量為二維向量，包括角加速度RotAccelW及出力意圖參 數(shù)D，在任一時(shí)刻的輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)定與EMG信號(hào)強(qiáng)度為線性關(guān)系； 陽(yáng)101] 其中，在卡爾曼狀態(tài)更新校正過(guò)程中，根據(jù)角速度采集器的輸出計(jì)算整體的角加 速度的過(guò)程可W為：Rotaccel=(Gyro(k)-Gyro(k-1))/Dt。
[0102] 可選的，RotMotor=EMG蝴，RotMotor為動(dòng)力輸出裝置輸出的力矩值，EMG為 表面肌電信號(hào)的強(qiáng)度，D為出力意圖參數(shù)；則在確定人體表面肌電信號(hào)值EMG后，可通過(guò) RotMotor=EMG*D計(jì)算動(dòng)力輸出裝置應(yīng)輸出的力矩值。 陽(yáng)103] 可選的，在整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算過(guò)程中，RotMG=RrobArob^os(theta)+Fa;rm*L arm*cos(theta);而Frob=Mrob*g，F(xiàn)arm=Marm*g;
[0104] 其中，化ob為執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身的重力，化ob為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，g為重力系數(shù)，F(xiàn)arm 為人體運(yùn)動(dòng)骨骼的重力，Marm為人體運(yùn)動(dòng)骨骼的質(zhì)量，RotMG為在角度為theta時(shí)，重力在 執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的力矩，Lrob為執(zhí)行機(jī)構(gòu)重屯、與人前臂，或者運(yùn)動(dòng)骨骼到執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出 軸的距離，Larm為運(yùn)動(dòng)骨骼重屯、到執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的距離，Theta在（0~90度）范圍中變 化； 陽(yáng)1〇日]而電機(jī)輸出恒定力矩RotMotor時(shí)，RotMotor-RotMG=RotSys*Rotaccel，則RotSys= (RotMoto;r-RotMG)/Rotaccel，其中RotMG為阻力力矩，Rotaccel為整體角加速 度，RotSys為整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，RotMotor為輸出轉(zhuǎn)矩（輸出力矩）；
[0106] 進(jìn)一步，在一次采集過(guò)程中，Theta在（0~90度）范圍中變化，整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可 W為RotSys=求和（RotSys0RotSysl'"RotSys90)/90,W在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度下，計(jì)算不同 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而后取不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度下所有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的均值，得到整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使得整 體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定結(jié)果更為準(zhǔn)確；
[0107] 具體的，本發(fā)明實(shí)施例可根據(jù)公式
確定整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；其 中，RotSys為整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，RotSysi為i轉(zhuǎn)動(dòng)角度下的計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，i為0度至90度。
[0108] 本發(fā)明實(shí)施例提供的外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方法，通過(guò)對(duì)人體表面肌電信號(hào)的處 理，可確定動(dòng)力輸出裝置W用戶意圖完成一定的動(dòng)作，需要的輸出功率（力矩值），達(dá)到對(duì) 外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；且信號(hào)處理全部在處理忍片上完成，信號(hào)處理沒有延時(shí)，更加高 效，使得人體感覺不到延時(shí)誤差；同時(shí)，采用表面肌電信號(hào)對(duì)外動(dòng)力機(jī)械進(jìn)行控制，具有一 定的普遍性，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能高，實(shí)用性強(qiáng)。
[0109] 下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，下文描述的外 動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可與上文描述的外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方法相互對(duì)應(yīng)參照。
[0110] 本發(fā)明實(shí)施例提供的外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可W如圖2所示，包括： 佩戴于人體的皮膚表面的生物電信號(hào)采集器，與所述生物電信號(hào)采集器連接的處理忍片， 與所述處理忍片連接的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接的外動(dòng)力機(jī)械；外動(dòng)力機(jī)械中 具有動(dòng)力輸出裝置；在本發(fā)明實(shí)施例中，連接可W是有線連接，也可W是無(wú)線連接； 陽(yáng)111] 其中，所述生物電信號(hào)采集器，用于采集人體的表面肌電信號(hào)，并將采集的表面肌 電信號(hào)傳輸至處理忍片；
[0112] 所述處理忍片，用于接收生物電信號(hào)采集器所采集的表面肌電信號(hào)；根據(jù)預(yù)置的 出力意圖參數(shù)，確定所述表面肌電信號(hào)相應(yīng)的力矩值，其中，所述出力意圖參數(shù)為預(yù)置的表 面肌電信號(hào)的強(qiáng)度與動(dòng)力輸出裝置的輸出力矩值的關(guān)聯(lián)關(guān)系；將所述力矩值輸出至信號(hào)轉(zhuǎn) 換器；
[0113] 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器，用于輸出與所述力矩值相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至動(dòng)力輸出裝置，W實(shí) 現(xiàn)對(duì)外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。
[0114] 可選的，出力意圖參數(shù)所表示的表面肌電信號(hào)的強(qiáng)度與動(dòng)力輸出裝置的輸出力矩 值的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可W為線性關(guān)系。
[0115] 可選的，本發(fā)明實(shí)施例提供的外動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可W包括：安裝于人 體肌肉控制位置的骨骼外表面的加速度采集器，和安裝于人體肌肉控制位置的骨骼外表面 的角速度采集器；
[0116] 可選的，處理忍片還可W用于實(shí)現(xiàn)出力意圖參數(shù)的確定；具體的，處理忍片還可W 用于：
[0117] 確定人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，外動(dòng)力機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和人體運(yùn)動(dòng)骨骼的整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
[0118] 循環(huán)執(zhí)行如下步驟直至卡爾曼濾波器達(dá)到收斂條件，循環(huán)執(zhí)行的步驟為：設(shè)出力 意圖參數(shù)為卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量，將每一時(shí)刻所采集的表面肌電信號(hào)作為卡爾曼濾波 器的激勵(lì)輸入，估計(jì)出每一時(shí)刻所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體角加速度估計(jì)值；W所述整體角 加速度估計(jì)值和實(shí)際確定的整體角加速度值計(jì)算卡爾曼增益；通過(guò)所述卡爾曼增益修正所 述卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量；
[0119] 在卡爾曼濾波器達(dá)到收斂條件時(shí)，將卡爾曼濾波器當(dāng)前的狀態(tài)變量確定為所述出 力意圖參數(shù)。
[0120] 可選的，處理忍片在確定整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方面，可具體用于，在保持外動(dòng)力機(jī)械的 動(dòng)力輸出裝置的輸出轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，確定每一刻由重力產(chǎn)生在