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题名基于反步法的下肢外骨骼机器人控制研究
被引量：2
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作者
苏东海
王海啸
梁全
郭新博
王忠伟
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机构
沈阳工业大学机械工程学院
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出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第9期1692-1703,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51775354)。
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文摘
针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型,研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系,并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型;然后,使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩,进而控制了下肢外骨骼的运动姿态;其次,针对下肢外骨骼运动时的高精度要求,利用反步法控制理论,建立了阀控非对称缸系统,结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程,利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行预定轨迹运动;最后,对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真,对比分析了PID控制与反步法控制的精度问题。研究结果表明:针对下肢外骨骼预定轨迹控制,反步法控制误差最大值为2°,对比传统PID控制,误差降低了67%;设计的反步法控制器对于下肢外骨骼具有良好的控制精度。
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关键词
电液伺服系统
非对称液压缸
反步法控制
下肢外骨骼系统状态空间方程
D-H法
AMESIM
控制精度
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Keywords
electro-hydraulic servo system
asymmetric hydraulic cylinder
backstepping control
state space equation of lower limb exoskeleton system
Denavit-Hartenberg(D-H)method
AMESim
control accuracy
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分类号
TH77
[机械工程—精密仪器及机械]
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TH137.5
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名医疗助力下肢外骨骼设计及动力学仿真分析
被引量：9
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作者
刘小龙
赵彦峻
葛文庆
王滢
张忠东
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机构
山东理工大学机械工程学院
山东理工大学交通与车辆工程学院
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出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2016年第4期327-332,共6页
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基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51505263)
山东省科技发展计划资助项目(2014GGX103007)
山东省高等学校科技计划项目(J15LB08)
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文摘
针对人体下肢受伤康复等问题,设计了医疗助力下肢外骨骼机器人.对下肢外骨骼系统进行了基本结构设计,把下肢运动分单腿、双腿支撑的不同时期,进行了下肢外骨骼系统动力学计算.通过Lagrange方程,得到各关节力矩计算公式,建立了三维模型,利用基于接口的协同仿真技术并结合ADAMS和MATLAB软件对外骨骼进行联合仿真,得到单腿支撑时期各关节角度变化曲线及力矩变化曲线,对比仿真数据和理论计算数据,验证了理论模型的合理性.通过下肢外骨骼仿真分析设计,为后期下肢外骨骼运动控制及模型制造提供重要数据与理论基础.
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关键词
下肢外骨骼
动力学计算
LAGRANGE方程
仿真分析
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Keywords
lower limb exoskeleton
dynamics calculation
Lagrange equation
simulation analysis
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于趋近律的下肢外骨骼机器人滑模控制研究
被引量：4
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作者
牟如强
李乐
郑才国
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机构
成都理工大学工程技术学院自动化工程系
国网乐山供电公司变电运维室
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出处
《传感器与微系统》
CSCD
北大核心
2023年第8期18-21,共4页
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基金
乐山市科技局重点研发项目(19GZD050)
成都理工大学工程技术学院院级基金资助项目(C122019022)。
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文摘
针对下肢外骨骼机器人(LLER)尺寸调节不连续和跟踪精度低的问题,设计了一种变尺寸LLER。采用UG NX建立了LLER三维模型,采用3D打印制作了LLER实物;利用拉格朗日法建立了LLER动力学方程,采用趋近律方法建立了LLER滑模控制器;采用Simulink对LLER进行了动力学仿真。仿真结果表明:髋、膝关节的关节角位移误差不超过2.3°,关节角速度变化平稳,关节驱动转矩无明显冲击。控制参数k,ε的大小影响LLER关节角位移跟踪误差、起动转矩和驱动转矩的幅值,且2个控制参数相互制约。
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关键词
下肢外骨骼机器人
动力学方程
趋近律方法
跟踪精度
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Keywords
lower limb exoskeleton robot(LLER)
dynamical equation
reaching law method
tracking precision
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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