This paper exposes a control architecture enabling rehabilitation of walking impaired patients with the lower-limb exoskeleton Atalante. Atalante's control system is modified to allow the patient to contribute to the walking motion through their efforts. Only the swing leg degree of freedom along the nominal path is relaxed. An online trajectory optimization checks that the muscle forces do not jeopardize stability. The optimization generates reference trajectories that satisfy several key constraints from the current point to the end of the step. One of the constraints requires that the center or pressure remains inside the support polygon, which ensures that the support leg subsystem successfully tracks the reference trajectory. As a result of the presented works, the robot provides a non-zero force in the direction of motion only when required, helping the patient go fast enough to maintain balance (or preventing him from going too fast). Experimental results are reported. They illustrate that variations of $\pm$50% of the duration of the step can be achieved in response to the patient's efforts and that many steps are achieved without falling. A video of the experiments can be viewed at https://youtu.be/_1A-2nLy5ZE


翻译:本文介绍了一种控制体系架构,使下肢外骨骼Atalante适用于步行受损患者的康复。Atalante的控制体系经过修改,使患者在其努力下对步行运动做出贡献。只在标准路径上放松摆动腿自由度。在线轨迹优化检查肌肉力是否危及稳定性。优化生成参考轨迹,满足当前点到步伐结束点的数个关键约束条件。其中一个约束条件要求压力中心保持在支撑多边形内,从而确保支撑腿子系统成功跟踪参考轨迹。由此,机器人只在必要时在运动方向上提供非零力量,帮助患者足够快地保持平衡(或防止他走得太快)。报告了实验结果,实验表明,可以针对患者的努力实现步长的时间+-50%的变化,并且许多步骤在不摔倒的情况下完成。可以通过https://youtu.be/_1A-2nLy5ZE观看实验视频。

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