可穿戴下肢外骨骼结构及自适应鲁棒控制研究

简介

外骨骼助行机器人具有非线性和强耦合性特征,控制策略设计是下肢外骨骼助行机器人试验样机设计的关键。针对传统线性PD控制存在外骨骼助行机器人动力系统稳定性不高的问题,采用一种自适应鲁棒PD控制策略对下肢外骨骼助行机器人进行控制设计。基于逆动力学方法建立外骨骼二自由度连杆机构动力学方程,基于MATLAB/Simulink平台分析下肢外骨骼助行机器人动力学模型的稳定性,结果表明,在外部信号扰动下系统模型的响应时间短,关节位置跟踪误差能快速趋于0,验证了自适应鲁棒PD控制策略控制外骨骼助行机器人具有良好的稳定性。仿真获得了髋、膝关节的力矩曲线,髋、膝关节的力矩均小于100 Nm,为下肢外骨骼的结构与驱动优化设计提供数据支持。