项目名称: 人机协调稳定约束的单腿外骨骼机器人自适应式动平衡助行控制研究

项目编号: No.51505069

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 陆志国

作者单位: 东北大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 下肢外骨骼机器人在辅助行走和助力方面已被广泛研究,但如何使其学会穿戴者的“个性化”行走方式仍是研究的难点。现有的外骨骼机器人控制理论通常采用检测人机作用力或肌电信号的方式来控制机器人,进而实现人机协调运动。但对于偏瘫患者,由于运动系统高位中枢神经失控,以上常用的外骨骼协调控制理论不适用。考虑到人类正常步态的周期对称性,针对偏瘫患者,本课题拟采用患腿学健腿的策略实现外骨骼机器人的运动控制。在动平衡保持方面,拟采用广义关键关节力控制理论对脚底支撑力及重心加速度进行实时调整,并根据当前状态对摆动腿的落脚点进行修正。与传统的双足机器人经典ZMP(零矩点)平衡原理不同,本课题提出的控制策略可令外骨骼机器人带动患腿模仿健腿进行周期性运动,这将更符合穿戴者的“个性化”行走习惯。该研究将有助于推广外骨骼机器人在偏瘫患者康复治疗与辅助行走方面的应用,为人机协调稳定行走提供理论依据和技术参考。

中文关键词: 力/位混合控制;外骨骼机器人;自适应;人机协调;偏瘫患者

英文摘要: Lower limb exoskeleton robots have been widely studied for assisting the human walking or human supporting; however, it is still a difficulty for the robot learning the wear’s own walking character. Most of the previous control theories realized the human-robot cooperation by minimizing the action forces between human and robot or estimating the electromyographic (EMG) signal. However, these methods cannot be applied on hemplegic patients due to the injury of the motor centers of the brain. Considering about the symmetry and periodicity, the motion control strategy is proposed by generating trajectories of the exoskeleton robot weared on the disabled leg through mimicing the healthy leg. For balance keeping, the improved key joint method is proposed for adjusting the foot reaction forces and the acceleration of the body COG (Center of Gravity). In addition, the landing point will be adjusted based on the current moving condition of COG. Compared with the classical ZMP (Zero Moment Point) balance principle, the control strategy proposed in this research is possible to make the exoskeleton robot carries the patient leg moving periodically by mimicing the healthy leg, and this kind of motion will meet the wear’s walking habit better. This research is helpful for digging exoskeleton robots’ potential applications, such as rehabilitation treatment and walking assistance for a hemplegic patient. This research will provide a useful theory basis and technology reference.

英文关键词: Hybrid Force/Position Control;Exoskeleton Robot;Adaptive Control;Human-Robot Coordination;Hemiplegic Patient

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

专知会员服务
29+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
23+阅读 · 2021年6月9日
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月22日
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月21日
专知会员服务
126+阅读 · 2021年2月17日
专知会员服务
80+阅读 · 2020年12月11日
【KDD 2020】基于互信息最大化的多知识图谱语义融合
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月7日
研究实锤来了:困了又不睡,DNA易报废!
学术头条
1+阅读 · 2021年12月6日
分享 | 脑机接口与增强智能的伦理倡议
中国科学院自动化研究所
2+阅读 · 2021年10月19日
【APC】先进过程控制系统(APC: Advanced Process Control)
产业智能官
57+阅读 · 2020年7月12日
【数字孪生】九论数字孪生
产业智能官
57+阅读 · 2019年7月6日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
42+阅读 · 2017年11月27日
【知识图谱】中文知识图谱构建方法研究
产业智能官
98+阅读 · 2017年10月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月14日
Arxiv
22+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
99+阅读 · 2020年3月4日
Arxiv
15+阅读 · 2019年3月16日
Arxiv
29+阅读 · 2019年3月13日
小贴士
相关VIP内容
专知会员服务
29+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
23+阅读 · 2021年6月9日
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月22日
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月21日
专知会员服务
126+阅读 · 2021年2月17日
专知会员服务
80+阅读 · 2020年12月11日
【KDD 2020】基于互信息最大化的多知识图谱语义融合
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月7日
相关资讯
研究实锤来了:困了又不睡,DNA易报废!
学术头条
1+阅读 · 2021年12月6日
分享 | 脑机接口与增强智能的伦理倡议
中国科学院自动化研究所
2+阅读 · 2021年10月19日
【APC】先进过程控制系统(APC: Advanced Process Control)
产业智能官
57+阅读 · 2020年7月12日
【数字孪生】九论数字孪生
产业智能官
57+阅读 · 2019年7月6日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
42+阅读 · 2017年11月27日
【知识图谱】中文知识图谱构建方法研究
产业智能官
98+阅读 · 2017年10月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员