助力外骨骼機器人隨動控制算法設計與實現(xiàn).pdf

1、助力外骨骼機器人是一種新型的可穿戴式智能設備，它將人類的“智力”和機械系統(tǒng)的“體力”巧妙地結(jié)合在一起，幫助穿戴者完成獨自一人無法完成的任務，增強人體的運動能力并減輕任務對人體的負荷?，F(xiàn)如今，助力外骨骼機器人已經(jīng)在軍事、應急救災等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并且在助老助殘領(lǐng)域還有廣闊的應用前景。但是，外骨骼機器人的動態(tài)穩(wěn)定性問題、跟蹤控制誤差問題以及外骨骼機器人與人體之間交互力的控制問題一直未得到很好的解決。針對這些問題，本文通過研究機器人的力

2、/位控制方法，找到了一種應用于下肢助力外骨骼機器人隨動控制方法，該方法能有效減小跟蹤控制誤差和人機交互力。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　下肢助力外骨骼機器人是一種需要穿戴在人身上的智能設備，其控制效果的好壞直接影響到穿戴者的使用體驗和人身安全。在進行助力外骨骼機器人隨動控制時需要控制力和位置，本文通過研究機器人的力/位控制方法，確定了將阻抗控制運用于助力外骨骼機器人系統(tǒng)控制，并詳細介紹了阻抗控制的基本原理。
　　為了更好的實

3、現(xiàn)下肢助力外骨骼機器人的隨動控制，本文分析建立了系統(tǒng)的逆動力學模型。外骨骼機器人系統(tǒng)是一種可穿戴的、高自由度的擬人機器人，其運動學模型的建立十分困難。為解決此問題，本文將人體行走時單腿的運動狀態(tài)分為兩個階段——擺動相和支撐相，分別將兩個階段等效為二連桿和三連桿模型并運用拉格朗日方程建立了關(guān)節(jié)力矩與關(guān)節(jié)位置、速度、加速度之間的關(guān)系，便得到了系統(tǒng)的逆動力學參考模型。并在此基礎上，通過仿真實驗說明了阻抗控制參數(shù)的調(diào)整和阻抗參數(shù)對控制效果的影響

4、。
　　傳統(tǒng)的阻抗控制方法無法應對下肢助力外骨骼機器人這樣一種應用環(huán)境復雜，系統(tǒng)模型獲取困難的高自由度系統(tǒng)。本文給出了一種阻抗控制的改進思想——使用增強學習方法自動調(diào)節(jié)阻抗控制參數(shù)?；诖怂枷?，介紹了一種適用于下肢助力外骨骼機器人的PI2（PolicyImprovementwithPathIntegrals）學習方法，將其與阻抗控制相結(jié)合，得到了一種基于PI2的變參數(shù)阻抗控制方法，并將其運用于下肢助力外骨骼機器人控制。該方法無需對