可穿戴抑震機(jī)器人抑震控制策略的研究.pdf

1、人體震顫特別是病理性震顫是一種常見的病理現(xiàn)象，現(xiàn)在普遍的治療方式是藥物治療，但由于藥物治療的效果不盡如人意，同時可能會帶來很大的副作用，世界各地的工程技術(shù)人員逐漸加入到這一領(lǐng)域的研究中來，以期待設(shè)計出一套可穿戴抑震機(jī)器人系統(tǒng)來輔助甚至取代藥物治療。
　　由于抑震機(jī)器人與人體耦合性較強(qiáng)難于建立精度的模型、人體震顫信號是一個隨機(jī)信號以及人體的意向運(yùn)動與震顫運(yùn)動耦合在一起，進(jìn)行抑震機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計的難點(diǎn)之一就是如何設(shè)計出一套抑震控制策略，

2、使其能夠在保證抑震有效性的同時最大限度的減小抑震對人體意向運(yùn)動的影響。
　　本文基于哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的可穿戴抑震機(jī)器人，從人體震顫以及抑震機(jī)器人所采用的磁流變阻尼器的特點(diǎn)出發(fā)，對該抑震機(jī)器人的抑震控制策略進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了利用震顫速度信號對磁流變阻尼器進(jìn)行調(diào)控，以使阻尼器的阻尼系數(shù)與震顫速度的大小成正比的控制策略。該策略基于系統(tǒng)的輸入與輸出信號而不是系統(tǒng)的控制模型，解決了人機(jī)系統(tǒng)控制模型難于精確

3、建立的問題，而且分析可知該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)在抑震的同時最大限度的減小抑震機(jī)器人系統(tǒng)對人體意向運(yùn)動的影響的控制目標(biāo)。
　　為保證前面制定的控制策略的正常執(zhí)行以及達(dá)到進(jìn)一步減小抑震機(jī)器人對人體震意向運(yùn)動的影響的目的，需要從傳感器采集回來的信號中辨識出人體的意向運(yùn)動和震顫運(yùn)動。由于意向運(yùn)動與人體的震顫一般情況下所處的頻帶并不相同，因而可以利用濾波算法來對它們進(jìn)行分離，但傳統(tǒng)的濾波算法由于具有本質(zhì)性時延，不能滿足抑震系統(tǒng)的實(shí)時性要求，本文

4、利用人體震顫信號是類簡諧信號的特點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的在線實(shí)時預(yù)估濾波算法——限窗滑動的線性傅里葉擬合（SBMFLC），該算法對于人體震顫信號具有更好的濾波精度和頻率適應(yīng)性，能夠很好的滿足抑震機(jī)器人系統(tǒng)的所提出的濾波要求。
　　為對抑震控制策略以及預(yù)估濾波算法進(jìn)行驗(yàn)證，本文基于ARM7控制芯片設(shè)計了一套了包含主控制模塊、反饋信號輸入模塊、控制信號輸出模塊等模塊以及相關(guān)軟件控制算法的抑震控制系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)在模擬震顫實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行了相關(guān)