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腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数优化
被引量：
2
1
作者
徐克锋
蒋近
+2 位作者
季心宇
李鹏飞
孙健铨
《信息与控制》
CSCD
北大核心
2022年第3期288-297,共10页
针对腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数难以调整的问题,本文提出一种基于天牛须搜索的改进粒子群算法(PSO)。建立腰部外骨骼机器人模型,采用线性自抗扰控制器,进一步引入改进的PSO对其进行参数优化。该算法通过混沌初始化种群,提高...
针对腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数难以调整的问题,本文提出一种基于天牛须搜索的改进粒子群算法(PSO)。建立腰部外骨骼机器人模型,采用线性自抗扰控制器,进一步引入改进的PSO对其进行参数优化。该算法通过混沌初始化种群,提高粒子执行效率;采用非线性策略调整惯性因子和学习因子,加强粒子的搜索能力;引入天牛须搜索算法与PSO结合,并采用自适应权重,使得粒子可对周边环境进行较好地判断,避免粒子陷入局部最优。分别通过6个测试函数和建立系统评价指标进行仿真实验,结果表明所提出的算法有更好的收敛精度,优化后的控制器具有更好的控制性能。
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关键词
腰部
外骨骼
机器人
线性自抗扰控制
粒子群算法
天牛须搜索算法
参数优化
原文传递
腰部外骨骼机器人多刚-柔体动力学等效逆解方法研究及其性能优化综合
2
作者
周祖意
杨玉维
+2 位作者
齐文耀
龚健超
李照童
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期107-118,共12页
针对减轻腰部运动负载对其疾病防治的重要性,提出一种具有人体生物力学特性的多自由度仿生腰部无动力外骨骼机器人研究原型,继而针对其计及人机共融性的运动承载仿生工作机理的有效实现,深入开展基于多刚-柔体动力学逆解的系统仿生综合...
针对减轻腰部运动负载对其疾病防治的重要性,提出一种具有人体生物力学特性的多自由度仿生腰部无动力外骨骼机器人研究原型,继而针对其计及人机共融性的运动承载仿生工作机理的有效实现,深入开展基于多刚-柔体动力学逆解的系统仿生综合性能优化及其方法研究。首先,基于相关离体生物力学实验数据,构建人体腰椎仿生等效复合刚度力学模型,进而于人体矢状面内搭建人机穿戴并联系统多刚-柔体正动力学模型;其次,旨在腰部外骨骼机器人性能优化综合的有效实现,提出一种新型动力学综合性能评价指标——仿生承载舒适度;再次,相对于柔性逆动力学频域法求解的非因果复杂性,提出一种通过正动力学线性优化迭代逼近多刚-柔体动力学逆解的等效方法,以实现外骨骼机器人穿戴前后人体胸椎运动轨迹的一致性;最后,深入开展人机穿戴并联多刚-柔体系统仿生综合性能优化研究,进而得到外骨骼机器人最优设计参数组。仿真结果表明:外骨骼机器人穿戴前后,在保障人体胸椎在矢状面内弯曲角度轨迹误差极小(4.5×10^(-6)(^(o)))工况下,人体等效受力较穿戴前得到明显改善;优化后的外骨骼机器人穿戴舒适性指标明显提升,从而证明了腰部外骨骼机器人具有较好的动力学仿生综合性能,以及所采用研究方法的合理有效性。同时,优化后的系统设计参数对后续腰部外骨骼机器人物理样机的建造及相关实验的开展具有重要意义。
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关键词
腰部
无动力
外骨骼
机器人
多刚-柔体
正动力学
等效逆动力学
仿生承载舒适度
综合性能优化
原文传递
题名
腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数优化
被引量：
2
1
作者
徐克锋
蒋近
季心宇
李鹏飞
孙健铨
机构
湘潭大学自动化与电子信息学院
中国科学院深圳先进技术研究院广东省机器人与智能系统重点实验室
出处
《信息与控制》
CSCD
北大核心
2022年第3期288-297,共10页
基金
国家自然科学基金(U1913211)
湖南省自然科学基金(2021JJ30671)
广东省基础与应用基础研究基金(2021A1515011699)。
文摘
针对腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数难以调整的问题,本文提出一种基于天牛须搜索的改进粒子群算法(PSO)。建立腰部外骨骼机器人模型,采用线性自抗扰控制器,进一步引入改进的PSO对其进行参数优化。该算法通过混沌初始化种群,提高粒子执行效率;采用非线性策略调整惯性因子和学习因子,加强粒子的搜索能力;引入天牛须搜索算法与PSO结合,并采用自适应权重,使得粒子可对周边环境进行较好地判断,避免粒子陷入局部最优。分别通过6个测试函数和建立系统评价指标进行仿真实验,结果表明所提出的算法有更好的收敛精度,优化后的控制器具有更好的控制性能。
关键词
腰部
外骨骼
机器人
线性自抗扰控制
粒子群算法
天牛须搜索算法
参数优化
Keywords
lumbar exoskeleton robot
linear active disturbance rejection control
particle swarm optimization
beetle antennae search algorithm(BAS)
parameter optimization
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TP18 [自动化与计算机技术—控制科学与工程]
原文传递
题名
腰部外骨骼机器人多刚-柔体动力学等效逆解方法研究及其性能优化综合
2
作者
周祖意
杨玉维
齐文耀
龚健超
李照童
机构
天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室
机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学)
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期107-118,共12页
基金
国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2017YFB1303502)
国家自然科学基金(52375026)
膝关节外骨骼机器人关键技术研发(10101/70305901)资助项目。
文摘
针对减轻腰部运动负载对其疾病防治的重要性,提出一种具有人体生物力学特性的多自由度仿生腰部无动力外骨骼机器人研究原型,继而针对其计及人机共融性的运动承载仿生工作机理的有效实现,深入开展基于多刚-柔体动力学逆解的系统仿生综合性能优化及其方法研究。首先,基于相关离体生物力学实验数据,构建人体腰椎仿生等效复合刚度力学模型,进而于人体矢状面内搭建人机穿戴并联系统多刚-柔体正动力学模型;其次,旨在腰部外骨骼机器人性能优化综合的有效实现,提出一种新型动力学综合性能评价指标——仿生承载舒适度;再次,相对于柔性逆动力学频域法求解的非因果复杂性,提出一种通过正动力学线性优化迭代逼近多刚-柔体动力学逆解的等效方法,以实现外骨骼机器人穿戴前后人体胸椎运动轨迹的一致性;最后,深入开展人机穿戴并联多刚-柔体系统仿生综合性能优化研究,进而得到外骨骼机器人最优设计参数组。仿真结果表明:外骨骼机器人穿戴前后,在保障人体胸椎在矢状面内弯曲角度轨迹误差极小(4.5×10^(-6)(^(o)))工况下,人体等效受力较穿戴前得到明显改善;优化后的外骨骼机器人穿戴舒适性指标明显提升,从而证明了腰部外骨骼机器人具有较好的动力学仿生综合性能,以及所采用研究方法的合理有效性。同时,优化后的系统设计参数对后续腰部外骨骼机器人物理样机的建造及相关实验的开展具有重要意义。
关键词
腰部
无动力
外骨骼
机器人
多刚-柔体
正动力学
等效逆动力学
仿生承载舒适度
综合性能优化
Keywords
waist unpowered exoskeleton robots
multi rigid-flexible body
forward dynamics
equivalent inverse dynamics
bionic load-bearing comfort level
comprehensive performance optimization
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
腰部外骨骼机器人线性自抗扰控制器参数优化
徐克锋
蒋近
季心宇
李鹏飞
孙健铨
《信息与控制》
CSCD
北大核心
2022
2
原文传递
2
腰部外骨骼机器人多刚-柔体动力学等效逆解方法研究及其性能优化综合
周祖意
杨玉维
齐文耀
龚健超
李照童
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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