摘要
近些年，我国人口老龄化以及交通事故等问题日益凸显，下肢运动功能障碍者的数量也在逐年增加。本文针对可以帮助下肢运动功能障碍者的可穿戴式装备—下肢助残助力康复外骨骼机器人，提出一种可以应用于该机器人的随动控制方法，主要的研究内容包括控制策略的选择及动力学模型的建立、基于阻抗控制的改进与仿真、控制系统的搭建以及随动控制实验。 首先，针对下肢助残助力康复外骨骼机器人，进行机器人控制策略的适用性分析，将基于位置的阻抗控制确定为下肢助残助力康复外骨骼机器人的控制策略。通过拉格朗日法分别建立下肢助残助力康复外骨骼机器人单、双腿支撑模型，并基于此模型引入阻抗控制，通过Simulink进行仿真，分析质量参数、阻尼参数、刚度参数对阻抗控制的影响，并得出相应的调整方法。 其次，提出基于环境参数辩识的阻抗控制算法，通过Simulink得出人机接触力变化曲线与位置的变化曲线，验证此算法的有效性。为进一步提高控制的稳定性与精度，提出一种基于环境参数辩识的自适应阻抗控制算法，并对其进行仿真，得出人机接触力与位置的变化曲线，对比环境参数辨识阻抗控制的控制效果验证此算法的有效性。 最后，根据基于环境参数辩识的自适应阻抗控制算法，建立下肢助残助力康复外骨骼机器人的控制系统。进行机器人的关节轨迹跟踪实验，进一步验证外骨骼机器人随动控制的有效性；进行机器人的穿戴实验，获取人机髋、膝关节的角度数据，通过人机间轨迹的相似性函数证明该机器人具有良好的人机协同性。
NETL