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机械设计与制造2025年第01期:下肢外骨骼步态自适应助力控制研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:涂细凯;王一举;陆浩;李肖;

单位:湖北工业大学机械工程学院;

摘要:目前下肢外骨骼的控制主要是基于有限状态机的间断控制,破坏了步态的连续性,并且助力参数固定,无法自适应穿戴者的步态。针对上述问题,提出一种基于连续步态识别的模糊自适应控制策略,首先通过延迟因子将人体步行时髋关节角度轨迹延迟比例输出,得到期望的助力力矩,并利用导纳控制实现力矩跟踪,然后借助模糊自适应控制策略和穿戴者与外骨骼间传递的能量在线调节延迟因子,使外骨骼能够根据穿戴者的状态实现自适应助力。在人体步行助力实验中,模糊自适应控制在不同的步态速度下均能够在较短时间内实现并保持最优的助力效果。最后通过量化助力效果和自适应性能评价指标,证明了该方法在外骨骼系统中的可行性与有效性。

关键词:下肢外骨骼;;模糊自适应控制;;导纳控制;;步行助力;;延迟输出反馈控制

基金资助:国家自然科学基金(52005169);; 湖北工业大学博士科研启动基金(BSQD2019007);; 武汉市科技计划项目(2020020602012087)