外骨骼助力行走的人機系統(tǒng)動力學建模和控制研究.pdf

1、外骨骼機器人是一類能夠增強和改善人體運動機能的穿戴式設備，下肢助力外骨骼主要用于對人體負重行走進行助力，其在復雜路況的運輸、單兵裝備、工業(yè)制造等場合具有廣泛的應用背景。外骨骼研究的重點在于：輕便、靈活、有效的構型設計，智能、穩(wěn)定、快速的控制系統(tǒng)設計?？刂撇呗杂质强刂葡到y(tǒng)的重要部分，是整個機器人的靈魂。現(xiàn)今雖在外骨骼的控制策略上取得了一定的成果，但需要深入的研究，提出更有效的控制方法，這樣才能最大限度地發(fā)揮外骨骼的性能、作用。本文主要研究

2、內(nèi)容是外骨骼機器人助力行走過程的控制策略。
　　本文通過對不同控制方法的研究，分析了各種控制策略的性能和特點，提出了基于動力學模型補償、人機作用力跟隨和對人機交互模型在線學習控制的綜合控制策略。本文運用牛頓-歐拉方程對外骨骼進行動力學建模，并采用參數(shù)辨識方法獲取機器人的動力學模型參數(shù)。對機器人關節(jié)摩擦特性進行了研究，建立了機器人的關節(jié)摩擦模型，并對摩擦進行補償。
　　對擺動相采用基于精確的動力學進行補償控制，精確的擺動腿動力

3、學補償能夠增大擺動的動態(tài)響應、跟隨性。對于支撐相運用簡化的人機倒立擺模型對機器人進行動力學補償，簡化模型具有較高的計算效率，并且模型的參數(shù)可精確獲取、可行性高；同時進行了人機接觸力跟隨控制。在此基礎上，通過研究人機作用關系，確定了人機作用模型，并運用最小二乘支持向量機在線學習方法建立了人機作用模型，建立了基于模型的預測控制方法。
　　進行了動力學參數(shù)辨識的實驗，機器人跟蹤激勵軌跡運動，結果證明通過辨識的參數(shù)能夠較準確的估計出機器人