基于假想柔順控制的膝關(guān)節(jié)助力機器人動力學(xué)分析及其運動控制.pdf

1、近年來隨著全球范圍內(nèi)人口老年化趨勢日益加劇，可穿戴型助力機器人已經(jīng)成為重點的研究領(lǐng)域之一，膝關(guān)節(jié)助力機器人作為可穿戴型助力機器人的重要組成部分，科學(xué)家對其技術(shù)的開發(fā)和研究已經(jīng)取得巨大的進(jìn)步。膝關(guān)節(jié)助力機器人將環(huán)境感知和多傳感器信息融合和運動控制等多種功能集于一身，是典型的人機一體化系統(tǒng)。當(dāng)人穿上膝關(guān)節(jié)助力機器人時，機器人在人的智力指導(dǎo)下為人的行走提供助力從而擴展了人的運動能力和活動范圍。本文采用假想柔順控制策略和PID控制算法，實現(xiàn)了膝

2、關(guān)節(jié)助力機器人為人提供助力的目的。具體內(nèi)容包括：
　　 ⑴通過分析人腿的運動特點，考慮到人腿和外骨骼機器人是捆綁在一起的，因此可以將人腿的質(zhì)量轉(zhuǎn)移到機器人的連桿之上，又根據(jù)左右兩條腿的對稱性，只需要為人機系統(tǒng)的左腿或者右腿建立一個二連桿動力學(xué)模型，得到其動力學(xué)方程，并且利用ADAMS軟件對其進(jìn)行仿真分析，為機械設(shè)計優(yōu)化提供了參考，同時也為系統(tǒng)的運動控制算法提供了仿真實驗依據(jù)。
　　 ⑵要使人的運動與膝關(guān)節(jié)助力機器人的運動

3、協(xié)調(diào)一致，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合的方法來判斷人的運動意圖和人腿的運動狀態(tài)，采用假想柔順控制策略由作用力求出膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，采用增量式PID 算法對直流電機進(jìn)行精確的控制，從而實現(xiàn)為人的步行提供助力的目的。
　　 ⑶客觀上要求對膝關(guān)節(jié)助力機器人的助力效果作出評估，以便于從機械設(shè)計和控制算法兩個方面對機器人進(jìn)行整體優(yōu)化。利用表面肌電信號（sEMG）對膝關(guān)節(jié)機器人的助力效果進(jìn)行評估，結(jié)果表明了假想柔順控制策略和PID控制算法的有