生物、医药和医疗器械技术

本发明提供一种具有平衡辅助功能的下肢外骨骼康复机器人控制方法，属于下肢外骨骼康复机器人控制领域。该方法包括：使用任意的物理引擎建立人与机器人交互的仿真环境；通过强化学习算法，在仿真环境中完成所设计的平衡编码模型和动作生成模型的训练，其中，奖励函数包含平衡项；利用动作生成模型生成数据集；建立平衡预测模型，与动作生成模型组成步态生成网络，使用上述数据集，通过模仿学习算法训练步态生成网络；训练完毕的步态生成网络用于输出机器人各关节电机的速度期望值，结合电机伺服驱动控制器实现机器人的控制。步态生成网络可以在无附加传感器的条件下预测机器人的状态，使控制器能及时校正系统的不平衡倾向。

提升康复效果：通过平衡辅助功能，帮助患者在康复训练中保持稳定，降低跌倒风险，提高康复训练的安全性和有效性。

个性化康复方案：该控制方法可根据患者的康复进展动态调整训练参数，提供个性化康复方案，加速康复进程。

减轻医护人员负担：自动化平衡辅助功能减少医护人员对患者的直接干预，降低工作强度，提高康复治疗的效率。

推动智能康复设备发展：该技术为下肢外骨骼机器人的智能化升级提供支持，推动康复医学领域的技术进步和应用普及。

(1)在强化学习算法的奖励函数中加入平衡奖励项，使得训练完成的步态生成网络输出的关节电机速度期望值具有平衡辅助功能，及时、有效的校正不平衡倾向，实现下肢外骨骼康复机器人端到端的控制；

(2)以时间卷积网络为基体搭建平衡预测模型，建立历史关节状态信息和下肢外骨骼康复机器人平衡状态之间的关系网络，使得训练的步态生成网络实现无需额外传感器预测下肢外骨骼康复机器人平衡状态；

(3)步态生成网络的整个训练过程均是离线进行，避免复杂的数据采样和处理过程，训练速度快，训练成本低。