外骨骼助力行走的人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模和控制研究.pdf

1、外骨骼機(jī)器人是一類能夠增強(qiáng)和改善人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的穿戴式設(shè)備，下肢助力外骨骼主要用于對(duì)人體負(fù)重行走進(jìn)行助力，其在復(fù)雜路況的運(yùn)輸、單兵裝備、工業(yè)制造等場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用背景。外骨骼研究的重點(diǎn)在于：輕便、靈活、有效的構(gòu)型設(shè)計(jì)，智能、穩(wěn)定、快速的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？刂撇呗杂质强刂葡到y(tǒng)的重要部分，是整個(gè)機(jī)器人的靈魂?，F(xiàn)今雖在外骨骼的控制策略上取得了一定的成果，但需要深入的研究，提出更有效的控制方法，這樣才能最大限度地發(fā)揮外骨骼的性能、作用。本文主要研究

2、內(nèi)容是外骨骼機(jī)器人助力行走過程的控制策略。
　　本文通過對(duì)不同控制方法的研究，分析了各種控制策略的性能和特點(diǎn)，提出了基于動(dòng)力學(xué)模型補(bǔ)償、人機(jī)作用力跟隨和對(duì)人機(jī)交互模型在線學(xué)習(xí)控制的綜合控制策略。本文運(yùn)用牛頓-歐拉方程對(duì)外骨骼進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，并采用參數(shù)辨識(shí)方法獲取機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)。對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)摩擦特性進(jìn)行了研究，建立了機(jī)器人的關(guān)節(jié)摩擦模型，并對(duì)摩擦進(jìn)行補(bǔ)償。
　　對(duì)擺動(dòng)相采用基于精確的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行補(bǔ)償控制，精確的擺動(dòng)腿動(dòng)力

3、學(xué)補(bǔ)償能夠增大擺動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、跟隨性。對(duì)于支撐相運(yùn)用簡(jiǎn)化的人機(jī)倒立擺模型對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償，簡(jiǎn)化模型具有較高的計(jì)算效率，并且模型的參數(shù)可精確獲取、可行性高；同時(shí)進(jìn)行了人機(jī)接觸力跟隨控制。在此基礎(chǔ)上，通過研究人機(jī)作用關(guān)系，確定了人機(jī)作用模型，并運(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)在線學(xué)習(xí)方法建立了人機(jī)作用模型，建立了基于模型的預(yù)測(cè)控制方法。
　　進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)的實(shí)驗(yàn)，機(jī)器人跟蹤激勵(lì)軌跡運(yùn)動(dòng)，結(jié)果證明通過辨識(shí)的參數(shù)能夠較準(zhǔn)確的估計(jì)出機(jī)器人