助力外骨骼機(jī)器人隨動(dòng)控制算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、助力外骨骼機(jī)器人是一種新型的可穿戴式智能設(shè)備，它將人類的“智力”和機(jī)械系統(tǒng)的“體力”巧妙地結(jié)合在一起，幫助穿戴者完成獨(dú)自一人無(wú)法完成的任務(wù)，增強(qiáng)人體的運(yùn)動(dòng)能力并減輕任務(wù)對(duì)人體的負(fù)荷?，F(xiàn)如今，助力外骨骼機(jī)器人已經(jīng)在軍事、應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且在助老助殘領(lǐng)域還有廣闊的應(yīng)用前景。但是，外骨骼機(jī)器人的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題、跟蹤控制誤差問題以及外骨骼機(jī)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(duì)這些問題，本文通過研究機(jī)器人的力

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

3、現(xiàn)下肢助力外骨骼機(jī)器人的隨動(dòng)控制，本文分析建立了系統(tǒng)的逆動(dòng)力學(xué)模型。外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)是一種可穿戴的、高自由度的擬人機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立十分困難。為解決此問題，本文將人體行走時(shí)單腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為兩個(gè)階段——擺動(dòng)相和支撐相，分別將兩個(gè)階段等效為二連桿和三連桿模型并運(yùn)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(dòng)力學(xué)參考模型。并在此基礎(chǔ)上，通過仿真實(shí)驗(yàn)說明了阻抗控制參數(shù)的調(diào)整和阻抗參數(shù)對(duì)控制效果的影響

4、。
　　傳統(tǒng)的阻抗控制方法無(wú)法應(yīng)對(duì)下肢助力外骨骼機(jī)器人這樣一種應(yīng)用環(huán)境復(fù)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(jìn)思想——使用增強(qiáng)學(xué)習(xí)方法自動(dòng)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(jī)器人的PI2（PolicyImprovementwithPathIntegrals）學(xué)習(xí)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(yùn)用于下肢助力外骨骼機(jī)器人控制。該方法無(wú)需對(duì)