執(zhí)行機構上的阻力力矩，根據(jù) 執(zhí)行機構相對于水平面的姿態(tài)角度，從輸出轉矩中平衡掉每一刻由重力產生在執(zhí)行機構軸 上的阻力力矩，得到整體轉動慣量與所測得的整體角加速度的乘積；由所述乘積與整體角 加速度，可計算整體轉動慣量。 陽121] 可選的，處理忍片可根據(jù)公式
插定整體轉動慣量；其中， RotSys為整體轉動慣量，RotSysi為i轉動角度下的計算的轉動慣量，i為0度至90度。 陽122] 可選的，處理忍片在確定整體角加速度值的方面，可具體用于，根據(jù)公式Rotaccel=佑7'〇似-67'〇化-1))/化計算整體角加速度值，其中，1?〇*曰(3。61為整體角加速度， Gyro化）為卡爾曼濾波器一次修正狀態(tài)變量的結束時刻的角速率，Gyro化-1)為卡爾曼濾 波器一次修正狀態(tài)變量的開始時刻的角速率，化為卡爾曼濾波器一次修正狀態(tài)變量的時間 間隔。
[0123] 本發(fā)明實施例提供的外動力機械的動力驅動系統(tǒng)，可實現(xiàn)實用、簡便且不受干擾 的對外動力機械進行動力驅動。
[0124] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置 而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所W描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說 明即可。
[01巧]專業(yè)人員還可W進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元 及算法步驟，能夠W電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和 軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。運些 功能究竟W硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè) 技術人員可W對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是運種實現(xiàn)不應 認為超出本發(fā)明的范圍。
[01%] 結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可W直接用硬件、處理器執(zhí) 行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可W置于隨機存儲器（RAM)、內存、只讀存 儲器（ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術 領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
[0127] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。 對運些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可w在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的運些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，基于一種外動力機械的動力驅動系 統(tǒng)，所述動力驅動系統(tǒng)包括：生物電信號采集器，處理芯片，信號轉換器，外動力機械；外動 力機械中具有動力輸出裝置； 所述動力驅動方法應用于所述處理芯片，所述方法包括： 獲取生物電信號采集器所采集的表面肌電信號； 根據(jù)預置的出力意圖參數(shù)，確定所述表面肌電信號相應的力矩值，其中，所述出力意圖 參數(shù)為預置的表面肌電信號的強度與動力輸出裝置的輸出力矩值的關聯(lián)關系； 將所述力矩值輸出至信號轉換器，以便信號轉換器輸出相應的驅動信號至動力輸出裝 置。2. 根據(jù)權利要求1所述的外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，所述關聯(lián)關系為 線性關系。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，所述動力驅動 系統(tǒng)還包括：加速度采集器和角速度采集器；所述出力意圖參數(shù)的確定過程包括： 確定人體運動時，外動力機械的執(zhí)行機構和人體運動骨骼的整體轉動慣量； 循環(huán)執(zhí)行如下步驟直至卡爾曼濾波器達到收斂條件，循環(huán)執(zhí)行的步驟為：設出力意圖 參數(shù)為卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量，將每一時刻所采集的表面肌電信號作為卡爾曼濾波器的 激勵輸入，估計出每一時刻所述動力驅動系統(tǒng)的整體角加速度估計值；以所述整體角加速 度估計值和實際確定的整體角加速度值計算卡爾曼增益；通過所述卡爾曼增益修正所述卡 爾曼濾波器的狀態(tài)變量； 在卡爾曼濾波器達到收斂條件時，將卡爾曼濾波器當前的狀態(tài)變量確定為所述出力意 圖參數(shù)。4. 根據(jù)權利要求3所述的外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，所述確定人體運 動時，外動力機械的執(zhí)行機構和人體運動骨豁的整體轉動慣量包括： 在保持外動力機械的動力輸出裝置的輸出轉矩恒定時，確定每一刻由重力產生在執(zhí)行 機構上的阻力力矩，根據(jù)執(zhí)行機構相對于水平面的姿態(tài)角度，從輸出轉矩中平衡掉每一刻 由重力產生在執(zhí)行機構軸上的阻力力矩，得到整體轉動慣量與所測得的整體角加速度的乘 積； 由所述乘積與整體角加速度，計算整體轉動慣量。5. 根據(jù)權利要求4所述的外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，所述由所述乘積 與整體角加速度，可計算整體轉動慣量包括： 根據(jù)公式確定整體轉動慣量；其中，RotSys為整體轉動慣量， RotSysi為i轉動角度下的計算的轉動慣量，i為0度至90度。6. 根據(jù)權利要求3所述的外動力機械的動力驅動方法，其特征在于，所述整體角加速 度值的確定過程包括： 根據(jù)公式Rotaccel = (Gyro (k) -Gyro (k-1)) /Dt計算整體角加速度值，其中，Rotaccel 為整體角加速度，Gyro (k)為卡爾曼濾波器一次修正狀態(tài)變量的結束時刻的角速率， Gyro (k-Ι)為卡爾曼濾波器一次修正狀態(tài)變量的開始時刻的角速率，Dt為卡爾曼濾波器一 次修正狀態(tài)變量的時間間隔。7. -種外動力機械的動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，包括：佩戴于人體的皮膚表面的生 物電信號采集器，與所述生物電信號采集器連接的處理芯片，與所述處理芯片連接的信號 轉換器，與所述信號轉換器連接的外動力機械；外動力機械中具有動力輸出裝置； 其中，所述生物電信號采集器，用于采集人體的表面肌電信號，并將采集的表面肌電信 號傳輸至處理芯片； 所述處理芯片，用于接收生物電信號采集器所采集的表面肌電信號；根據(jù)預置的出力 意圖參數(shù)，確定所述表面肌電信號相應的力矩值，其中，所述出力意圖參數(shù)為預置的表面肌 電信號的強度與動力輸出裝置的輸出力矩值的關聯(lián)關系；將所述力矩值輸出至信號轉換 器； 所述信號轉換器，用于輸出與所述力矩值相應的驅動信號至動力輸出裝置。8. 根據(jù)權利要求7所述的動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述關聯(lián)關系為線性關系。9. 根據(jù)權利要求7所述的動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述動力驅動系統(tǒng)還包括：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； 所述處理芯片還用于： 確定人體運動時，外動力機械的執(zhí)行機構和人體運動骨骼的整體轉動慣量； 循環(huán)執(zhí)行如下步驟直至卡爾曼濾波器達到收斂條件，循環(huán)執(zhí)行的步驟為：設出力意圖 參數(shù)為卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量，將每一時刻所采集的表面肌電信號作為卡爾曼濾波器的 激勵輸入，估計出每一時刻所述動力驅動系統(tǒng)的整體角加速度估計值；以所述整體角加速 度估計值和實際確定的整體角加速度值計算卡爾曼增益；通過所述卡爾曼增益修正所述卡 爾曼濾波器的狀態(tài)變量； 在卡爾曼濾波器達到收斂條件時，將卡爾曼濾波器當前的狀態(tài)變量確定為所述出力意 圖參數(shù)。10. 根據(jù)權利要求9所述的動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述處理芯片在確定整體轉動 慣量方面，具體用于，在保持外動力機械的動力輸出裝置的輸出轉矩恒定時，確定每一刻由 重力產生在執(zhí)行機構上的阻力力矩，根據(jù)執(zhí)行機構相對于水平面的姿態(tài)角度，從輸出轉矩 中平衡掉每一刻由重力產生在執(zhí)行機構軸上的阻力力矩，得到整體轉動慣量與所測得的整 體角加速度的乘積；由所述乘積與整體角加速度，計算整體轉動慣量。
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種外動力機械的動力驅動方法及系統(tǒng)，其中方法基于外動力機械的動力驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括生物電信號采集器，處理芯片，信號轉換器，外動力機械；外動力機械中具有動力輸出裝置；該方法包括：獲取生物電信號采集器所采集的表面肌電信號；根據(jù)預置的出力意圖參數(shù)，確定所述表面肌電信號相應的力矩值，其中，所述出力意圖參數(shù)為預置的表面肌電信號的強度與動力輸出裝置的輸出力矩值的關聯(lián)關系；將所述力矩值輸出至信號轉換器，以便信號轉換器輸出相應的驅動信號至動力輸出裝置。本發(fā)明實施例提供的外動力機械的動力驅動方法，可實現(xiàn)實用、簡便且不受干擾的對外動力機械進行動力驅動。
【IPC分類】A61B5/11, B25J9/18, A61H1/02, A61H3/00, A61B5/0488
【公開號】CN105411817
【申請?zhí)枴緾N201510980304
【發(fā)明人】周海防, 鄭胡, 程錦, 趙鐵軍, 周尤
【申請人】微邁森慣性技術開發(fā)（北京）有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月23日