髋关节外骨骼机器人实时助力控制研究

摘要

针对下肢乏力人群对日常训练或者出行的需求，设计可穿戴的髋关节外骨骼，实现对人体意图的精确识别，并在摆动期提供实时的助力。为了实现个体化差异和频繁启停下的助力无延时，提出一种基于下肢动力学模型的重力补偿控制策略，实时计算辅助力矩。通过模型仿真验证算法的可行性；再通过自由行和穿戴外骨骼自由行对比测试，分别验证了髋关节外骨骼对于启停切换瞬间的识别度及适应性、均速步行下的适应性、助力的及时性和有效性。实验结果表明，基于重力补偿的控制策略能够适应周期或者非周期步态下的启停切换，并在摆动期无延时的助力。

关键词

助力外骨骼 / 意图识别 / 重力补偿 / 实时助力 / 机器人 / 模型