外骨骼人機協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國人口老齡化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，交通事故、自然災(zāi)害所造成的肢體損傷人數(shù)也逐漸增加。如何解決老弱傷殘人員的正常行走問題已經(jīng)成為了社會熱點。本課題開發(fā)設(shè)計了一套外骨骼協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮人的動作導(dǎo)向能力和機器人的承載能力，實現(xiàn)了外骨骼的助行目的。系統(tǒng)包括髖關(guān)節(jié)式下肢助力外骨骼、協(xié)調(diào)控制策略和軟硬件平臺。
　　首先，結(jié)合項目的設(shè)計要求、人體步態(tài)周期特性和髖關(guān)節(jié)的生理學(xué)特性，設(shè)計了一款下肢髖關(guān)節(jié)式助力外骨骼。通過對外骨骼

2、機構(gòu)的建模與動力學(xué)分析，探討了外骨骼的動力學(xué)特性。
　　其次，設(shè)計了氣囊式力傳感器用于大腿肌肉力的采集實驗，詳細(xì)分析了肌肉力在步態(tài)周期中的變化規(guī)律。基于步態(tài)周期中髖關(guān)節(jié)的角速度、角加速度和大腿肌肉力的變化特性，開發(fā)了模糊控制算法。針對模糊控制存在的牽扯感缺點，本文研究使用CPG學(xué)習(xí)算法來學(xué)習(xí)模糊控制輸出。根據(jù)兩種算法本文提出了基于閾值的協(xié)調(diào)控制策略。
　　另外，搭建了系統(tǒng)軟硬件平臺，主要包括編碼器、電機驅(qū)動器和主控制板。然后