行走助力機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球老齡化人口的不斷加劇，養(yǎng)老已成為各國政府迫切需要解決的問題。中國作為全球老齡化人口最多的國家，也是老齡化人口增長速度最快的國家，同時由于中國傳統(tǒng)文化的影響，中國家庭的養(yǎng)老壓力更加突出。如果能夠提高老人行動能力，從而進一步提高生活自理能力，養(yǎng)老壓力將大大緩解。面對這種社會壓力，急需一種智能化的行走助力設備，傳統(tǒng)的輪椅、拐杖已經(jīng)不能滿足人們對于時尚、高效、智能化的需求，因此行走助力機器人應運而生。行走助力機器人是典型的人機一體化耦合

2、系統(tǒng)，控制系統(tǒng)是其核心部分，對控制系統(tǒng)的研究有助于提高行走助力機器人的行走跟隨能力。
　　本文概括了國內(nèi)外行走助力機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，總結了比較典型的原理樣機的優(yōu)缺點，概述了行走助力機器人的控制策略。根據(jù)中國人的身體結構特點提出了一種適合國內(nèi)市場的行走助力機器人控制策略。首先根據(jù)中國人的身體比例，規(guī)劃出人體行走的步態(tài)，根據(jù)人體步態(tài)規(guī)律將機器人的步態(tài)劃分為單支撐期、雙支撐期和擺動期。根據(jù)動力學建模的方法，將行走助力機器人簡化為6自由度

3、7剛體的模型，在笛卡爾坐標系下，運用拉格朗日方程對行走助力機器人的兩種步態(tài)進行建模，為控制系統(tǒng)提供了相應的理論支撐，并通過ADAMS驗證數(shù)學模型的正確性。提出了以跟隨關節(jié)角度為核心的控制策略，以人體關節(jié)角度為輸入曲線，采用PID算法和模糊PID算法，分別進行速度控制和位置控制。為驗證控制策略和控制算法的可行性，在AMESim中建立系統(tǒng)的機液耦合模型，在Simulink中建立系統(tǒng)的控制系統(tǒng)模型，以臨床實驗中正常人體的關節(jié)角度為輸入曲線，對