(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210956939.X (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 翟超　李思远　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 王佩 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (54)发明名称 具有个体特征的交互式运动控制方法及系 统 (57)摘要 本发明涉及机器人运动控制领域， 提供一种 具有个体特征的交互式运动控制方法及系统， 包 括： S1： 获取个人运动特征， 设计意图耦合项， 通 过所述个人运动特征和所述意图耦合项构建虚 拟教师运动框架； S2： 所述虚拟教师运动框架实 时获取用户的运动轨迹， 通过所述用户的运动轨 迹控制机器人进行跟随运动。 本发 明能够根据不 同的参与者来选择不同的个人运动特征来控制 虚拟教师的教学过程， 使 得对于不同的参与者的 学习更具针对性， 从而提高运动学习的效果； 此 外可以通过改变意图耦合项实现教导不同的运 动模式， 实现多种教学模型的引入， 相比于真人 教师， 虚拟教师可以做到实现个性化学习过程的 同时， 有着较低的教学成本 。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115431264 A 2022.12.06 CN 115431264 A 1.一种具有个 体特征的交互式运动控制方法， 其特 征在于， 包括： S1： 获取个人运动特征， 设计意图耦合项， 通过所述个人运动特征和所述意图耦合项构 建虚拟教师运动框架； S2： 所述虚拟教师运动框架实时获取用户的运动轨迹， 通过所述用户的运动轨迹控制 机器人进行跟随运动。 2.根据权利要求1所述的具有个 体特征的交互式运动控制方法， 其特 征在于： 所述意图耦合项Cint的表达式为： 其中， c(t)为个人运动特征的指数函数， t为采样时间， φ表示用户所做运动与机器人 所做运动的相位差， 为用户的运动速度， xhp为用户的位置， 为机器人的运动速度。 3.根据权利要求1所述的具有个体特征的交互式运动控制方法， 其特征在于， 步骤S2具 体为： S21： 所述虚拟教师运动框架获取用户的位置和机器人的加速度； S22： 通过所述用户的位置计算获得用户的运动速度和用户的加速度， 通过所述机器人 的加速度计算获得机器人的位置和机器人的运动速度； S23： 所述虚拟教师运动框架通过所述用户的运动速度、 所述用户的加速度、 所述机器 人的位置和所述机器人的运动速度控制机器人进 行跟随运动， 通过边界条件对机器人的运 动进行调节。 4.根据权利要求3所述的具有个体特征的交互式运动控制方法， 其特征在于， 步骤S22 中， 所述用户的运动速度和所述用户的加速度的计算公式为： 其中， k为采样编 号， 为第k次采样的用户的运动速度， 为第k‑1次采样的 用户的运动速度， 为为第k次采样的用户的加速度， xhp(k)为第k次采样的用户的位 置， xhp(k‑1)为第k‑1次采样的用户的位置， t为采样时间。 5.根据权利要求3所述的具有个体特征的交互式运动控制方法， 其特征在于， 步骤S22 中， 所述机器人的位置和所述机器人的运动速度的计算公式为： 其中， k为采样编号， 为第k次采样的机器人的运动速度， 为第k‑1次采样 的机器人的运动速度， xvp(k)为第k次采样的机器人的位置， xvp(k‑1)为第k‑1次采样的机器 人的位置， 为第k‑1次采样的机器人的加速度， t为采样时间。 6.根据权利要求3所述的具有个体特征的交互式运动控制方法， 其特征在于， 步骤S23 中， 所述虚拟教师运动框架控制机器人运动的表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115431264 A 2其中， 为机器人的加速度； 为机器人的运动速度； α， β， γ均为运动控制参数， ω为 运动的本征频率； Cint为意图耦合项； ν为预先记录的个人速度时间序列； c(t)为转换时间函 数； T0为转换时间； T1为过渡结束时间； τ 为时间常数。 7.根据权利要求3所述的具有个体特征的交互式运动控制方法， 其特征在于， 步骤S23 中， 所述边界条件的表达式为： 其中， k为采样编号， 为第k‑1次采样的机器人的加速度， 为第k次采样的 机器人的加速度， xvp为机器人的位置， ε是控制触发条件， L(1)＝ ‑1,L(2)＝1为机器人运动 的边界条件。 8.一种具有个 体特征的交互式运动控制系统， 其特 征在于， 包括： 框架构建模块， 用于获取个人运动特征， 设计意图耦合项， 通过所述个人运动特征和所 述意图耦合项构建虚拟教师运动框架； 运动控制模块， 用于所述虚拟教师运动框架实时获取用户的运动轨迹， 通过所述用户 的运动轨 迹控制机器人进行跟随运动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115431264 A 3