人体下肢外骨骼机器人自适应控制器

本文详细介绍了人体下肢外骨骼机器人自适应控制器的研发过程与成果。外骨骼机器人辅助物理治疗因其有效性在康复领域得到了广泛研究，本文主要探讨了机器人控制算法及其在物理康复中的应用。

简介

康复机器人的可操作性直接影响到其辅助理疗的效果，而机器人动力学本质上又是非线性的。传统控制算法通常基于近似的机器人动力学模型，这可能导致系统不稳定和跟踪误差。考虑到康复机器人的有效载荷（人的肢体质量和惯性特性）难以准确确定，自适应控制方案被提出并应用于本研究中。

研究内容

1. 动力学模型建立：本文采用牛顿-欧拉法建立了7自由度人体下肢动力学模型。
2. 摩擦模型引入：为了更真实地模拟关节摩擦，引入了一个摩擦模型。
3. 自适应控制器设计：设计直接自适应控制器，使机器人能够快速、准确地跟随规定的轨迹。
4. 模型参数自适应：共考虑31个模型参数进行自适应。
5. 系统稳定性保证：采用李雅普诺夫稳定性方法确定控制器的自适应增益。

研究成果

仿真结果表明，所开发的控制器在存在关节摩擦的情况下具有良好的跟踪性能，为外骨骼机器人在物理康复领域的应用提供了有效的技术支持。

通过本文的研究，为外骨骼机器人在康复领域的发展和应用提供了新的思路和方法。