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题名下肢步行助力外骨骼机器人的模糊自适应PID控制
被引量：8
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作者
尹孟可
郭士杰
孙磊
张建军
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机构
河北工业大学机械工程学院
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出处
《机械设计》
CSCD
北大核心
2021年第9期38-44,共7页
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基金
天津市科技计划项目(18ZXZNSY00270)
河北省重大科技成果转化专项(20281805Z)
+1 种基金
天津市企业科技特派员项目(20YDTPJC00040)
河北省重点研发计划(19211817D)
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文摘
针对人体生物学特点及户外步行助行要求,设计了一款下肢步行助力外骨骼机器人。为实现外骨骼机器人对人体下肢助力柔顺性目标,研究并提出了模糊自适应PID控制方法。在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真模型,比较外骨骼关节力矩控制分别采用传统PID及模糊自适应PID控制算法的跟随效果。由仿真和试验结果可知,模糊自适应PID算法相较于经典PID算法具有响应速度快、超调量小等优点。模糊自适应PID算法对关节力矩跟踪效果有明显改善。在步态周期30%~40%时,误差最大;在步态周期15%~20%时,误差最小,为0.5 N·m。模糊自适应PID算法力矩跟踪曲线更加平滑,与参考输入幅值更为接近,支撑相最大误差为7%,且可以有效抑制外骨骼助力行走过程中带来的关节抖动。力矩跟踪能够达到理想的跟随效果,能够使得不同穿戴者的髋关节助力更加柔顺。
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关键词
下肢外骨骼
步行助力
模糊自适应PID算法
力矩跟随
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Keywords
lower-limb exoskeleton
walking assistance
fuzzy adaptive PID algorithm
torque following
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于贝叶斯优化算法的柔性外骨骼助力参数自适应优化
被引量：1
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作者
丁常松
郭士杰
孙磊
赵朝勇
尹孟可
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机构
河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室
河北省机器人感知与人机融合重点实验室
河北工业大学机械工程学院
天津理工大学电气电子工程学院
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出处
《制造业自动化》
北大核心
2023年第2期78-84,共7页
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基金
天津市新一代人工智能重大专项(18ZXZNSY00270)
天津市企业科技特派员项目(20YDTPJC00040)
+1 种基金
河北省重大科技成果转化专项(20281805Z)
河北省重点研发计划(19211817D)。
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文摘
针对外骨骼助力函数无法自动调参,存在自适应能力不强的问题。提出一种基于贝叶斯优化的柔性外骨骼参数优化方法。通过计算人体运动的步行比,利用贝叶斯优化,找到最适合人体行走的参数值。该方法能使外骨骼具有更好的自适应性,并能降低运动下的人体代谢量。根据上述优化方法建立Adams-Simulink联合仿真模型,进行人体模型行走仿真,验证该方法有效性。最后,搭建一台前拉式柔性外骨骼样机以及对应的实验平台,进行行走实验,观测人体运动下的髋关节力矩变化,发现髋关节力矩较优化之前有一定程度下降。进行耗氧量测试,发现在参数优化情况下人体运动耗氧量有一定程度减少,以上仿真和实验验证该方法可以提高外骨骼的自适应性并有效降低运动下人体代谢量。
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关键词
柔性外骨骼
自适应性能力
贝叶斯优化
联合仿真
降低代谢量
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分类号
TP301.6
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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