基于等效惯量补偿的索驱动助力膝关节人机协调控制研究

项目名称： 基于等效惯量补偿的索驱动助力膝关节人机协调控制研究

项目编号： No.51205182

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械工程学科

项目作者： 韩亚丽

作者单位： 南京工程学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 为了实现助力外骨骼对穿戴者的有效助力及快速跟随的目的，本申请从增强外骨骼对人体下肢的运动响应着手，对外骨骼系统的人机协调性问题进行研究，提出基于等效惯量补偿的人机系统自适应协调控制方法。以下肢助力外骨骼的膝关节为切入点，基于人体运动生物力学研究，进行套索驱动的助力膝关节外骨骼的机构方案设计；对引入柔性驱动的人机耦合系统模型进行研究，为控制的实施提供方法论；研究等效惯量补偿控制系统，满足惯量增益系数的快速匹配与补偿，实现参数的自适应模糊控制；基于稳定判据对控制方法的稳定性进行研究，分析人机系统控制方法的稳定条件；进行助力膝关节外骨骼的助力效果及运动响应的性能实验研究，为外骨骼的优化提供理论研究基础。该项目的研究成果为助力外骨骼技术提供了一种可靠稳定的人机协调控制方法。

中文关键词： 助力外骨骼；柔性驱动；刚柔耦合系统；等效惯量补偿；协调控制

英文摘要： The application studys the human-exoskeleton coordinate problem of exoskleton system proceeding from enhancing the kinematic response of the human limbs in order to realize the effective power and fast follow of power assisted exoskeleton for wearer.The adaptive coordination control based on emulated inertia compensation is proposed. The power assisted exoskelton of knee joint with tendon sheath will be designed based on the study of human motion biomechanical. The coupled human exoskeleton system with flexible drive will be studied for giving the methodology of the control operation.The emulated inertia compensation controller will be designed and the control method about parametric adaptive control will be studied in order to satisfy the matching and compensating of inertia gain parametric.The stability conditions of control method of human exoskeleton system will be analyzed bsed on stability criterion. The experiments about effect of power assisted and tracking performance of knee exoskeleton will be applied. The results will be give some base for the optimize of exoskeleton. The research results will provide a reliable and stability coordinate control method for human-exoskeleton system.

英文关键词： Power-assisted exoskeleton；Flexible drive；Rigid-flexible coupled system；Equivalent inertia compensation；Coordination control