气动肌肉上肢助力外骨骼系统研究

简介

大部分机器人用于工业生产领域,其中一部分特殊用途的机器人发展出了更多的交互方式,在这种情况下,可穿戴机器人(WRS)应运而生。可穿戴机器人以操作者为导向。他们可以被定义为穿戴在操纵者身上,或者替代操纵者身体的一部分,增强他们原本的能力。机械外骨骼作为其中一种机器人,通过包裹在使用者身体侧面与使用者进行动作同步,增强使用者的活动能力。本项目将以设计一套以气动肌肉为执行元件的可携带上肢外骨骼系统,开展相关的研究。在分析了人体上臂结构,运动机理的基础上设计了含有三自由度的上肢外骨骼机械机构并进行了气动肌肉及气动系统、电子系统的设计及制作。在Autodesk Inventor中对其进行建模,仿真,硬件制作。之后使用压力传感器采样以及PID控制策略对各关节设计了满足外骨骼与使用者动作协调控制的控制系统。最后对外骨骼平台进行动作协调控制测试。实验结果表明外骨骼可实现和使用者的动作协调,并且有一定的适应变化负载能力。