行走助力機(jī)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(guó)政府迫切需要解決的問題。中國(guó)作為全球老齡化人口最多的國(guó)家，也是老齡化人口增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家，同時(shí)由于中國(guó)傳統(tǒng)文化的影響，中國(guó)家庭的養(yǎng)老壓力更加突出。如果能夠提高老人行動(dòng)能力，從而進(jìn)一步提高生活自理能力，養(yǎng)老壓力將大大緩解。面對(duì)這種社會(huì)壓力，急需一種智能化的行走助力設(shè)備，傳統(tǒng)的輪椅、拐杖已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于時(shí)尚、高效、智能化的需求，因此行走助力機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。行走助力機(jī)器人是典型的人機(jī)一體化耦合

2、系統(tǒng)，控制系統(tǒng)是其核心部分，對(duì)控制系統(tǒng)的研究有助于提高行走助力機(jī)器人的行走跟隨能力。
　　本文概括了國(guó)內(nèi)外行走助力機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了比較典型的原理樣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，概述了行走助力機(jī)器人的控制策略。根據(jù)中國(guó)人的身體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出了一種適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的行走助力機(jī)器人控制策略。首先根據(jù)中國(guó)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(jī)器人的步態(tài)劃分為單支撐期、雙支撐期和擺動(dòng)期。根據(jù)動(dòng)力學(xué)建模的方法，將行走助力機(jī)器人簡(jiǎn)化為6自由度

3、7剛體的模型，在笛卡爾坐標(biāo)系下，運(yùn)用拉格朗日方程對(duì)行走助力機(jī)器人的兩種步態(tài)進(jìn)行建模，為控制系統(tǒng)提供了相應(yīng)的理論支撐，并通過ADAMS驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性。提出了以跟隨關(guān)節(jié)角度為核心的控制策略，以人體關(guān)節(jié)角度為輸入曲線，采用PID算法和模糊PID算法，分別進(jìn)行速度控制和位置控制。為驗(yàn)證控制策略和控制算法的可行性，在AMESim中建立系統(tǒng)的機(jī)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(shí)驗(yàn)中正常人體的關(guān)節(jié)角度為輸入曲線，對(duì)