柔性膝关节保护外骨骼及其行走助力方法设计 被引量：9

1

作者 杨灿军 彭桢哲 +1 位作者 徐铃辉 杨巍 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期213-221,共9页

设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻... 设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷.在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力.性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能. 展开更多

关键词 柔性外骨骼 穿戴式外骨骼 膝关节保护 减重支撑 行走助力

下载PDF 职称材料

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

2

作者 尹孟可 郭士杰 +1 位作者 孙磊 张建军 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第9期38-44,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 下肢外骨骼 步行助力 模糊自适应PID算法 力矩跟随

下载PDF 职称材料

穿戴式髋部外骨骼机构创成及辅助行走平衡控制研究 被引量：1

3

作者 冯凯祥 张庭 《机械设计与制造工程》 2023年第2期14-19,共6页

针对老年人在水平地面行走过程中失衡的难题,提出了一种柔性关节驱动的四自由度髋部外骨骼机器人,以辅助老年人在行走过程中实时调节步宽、步长和步频以保持行走平衡。对髋部外骨骼辅助行走平衡控制策略进行研究,根据建立的线性倒立摆... 针对老年人在水平地面行走过程中失衡的难题,提出了一种柔性关节驱动的四自由度髋部外骨骼机器人,以辅助老年人在行走过程中实时调节步宽、步长和步频以保持行走平衡。对髋部外骨骼辅助行走平衡控制策略进行研究,根据建立的线性倒立摆模型解算人体行走时的质心位移和速度。基于瞬时捕获点理论设计辅助行走平衡控制策略。通过人体实验验证了所设计的髋部外骨骼和辅助行走平衡控制策略的有效性。 展开更多

关键词 髋部外骨骼 辅助行走 平衡控制

下载PDF 职称材料

基于北斗导航的螺纹调节式智能助老拐杖的设计与研究 被引量：5

4

作者 王广林 潘俊兵 《机械设计与制造工程》 2020年第10期59-62,共4页

针对中国老龄化加剧所引发的老人走失及当前智能拐杖发展中存在的问题,设计了一种由照明装置、反光模块和定位装置等构成的螺纹调节式智能助老拐杖。利用老年人的身高、体重等参数对该拐杖进行了机械设计及力学有限元分析。分析结果表明... 针对中国老龄化加剧所引发的老人走失及当前智能拐杖发展中存在的问题,设计了一种由照明装置、反光模块和定位装置等构成的螺纹调节式智能助老拐杖。利用老年人的身高、体重等参数对该拐杖进行了机械设计及力学有限元分析。分析结果表明,当拐杖承受的力为2倍老年人体重时,仍具有较高的机械性能,可满足老人的日常出行需求。同时设计了基于北斗导航的智能定位及通信系统,可实时记录老年人的出行状态及位置,保障老年人出行的安全性。与现有智能拐杖相比,该拐杖通过螺纹调节长度,具有更高的稳定性和更长的寿命。 展开更多

关键词 助老机械 北斗导航 GSM通信 辅助行走 有限元分析

下载PDF 职称材料

具有辅助上下床功能助行装置的设计

5

作者 王明旭 黄鹏春 +3 位作者 王月 王申伊 梁明万 叶桉佟 《吉林化工学院学报》 CAS 2023年第7期88-92,共5页

失能老人群体随着人口老龄化、高龄化的加剧,逐渐成为社会关注的焦点,尤其是中轻度失能的老人,该群体多数难以完成站立及行走动作,如上下床、上厕所、室内走动等。根据中轻度失能老人的坐、立、蹲、行等体位转换困难的问题,设计出了一... 失能老人群体随着人口老龄化、高龄化的加剧,逐渐成为社会关注的焦点,尤其是中轻度失能的老人,该群体多数难以完成站立及行走动作,如上下床、上厕所、室内走动等。根据中轻度失能老人的坐、立、蹲、行等体位转换困难的问题,设计出了一款满足老人上下床和日常活动需求的助行装置,该装置可实现中轻度失能老人独自完成上下床动作,将齿轮齿条机构和人体站立过程中肩部运动曲线相结合,优化出上升机构最佳运动轨迹,实现起卧自由;通过轮毂电机差速原理实现转向,万向轮辅助转向,安全地实现床边、厕所等狭小空间的避障和转向问题。 展开更多

关键词 中轻度失能 辅助起卧 助行 双轮驱动

下载PDF 职称材料

仿生自驱动行走助力设备设计 被引量：1

6

作者 方思思 黄伟间 +2 位作者 徐兵 贺良杰 杨俊 《机械工程师》 2018年第3期111-112,116,共3页

为解决人们在负重、长途行走过程中的体力和速度等方面的难题,通过模仿鸵鸟的跟腱部位,沿用助力设备普遍采用的外骨骼形式,设计了一个轻巧简便的机械模型,利用人体行走过程中重力做功而产生的能量,将其储存起来,并将其转化为辅助人体行... 为解决人们在负重、长途行走过程中的体力和速度等方面的难题,通过模仿鸵鸟的跟腱部位,沿用助力设备普遍采用的外骨骼形式,设计了一个轻巧简便的机械模型,利用人体行走过程中重力做功而产生的能量,将其储存起来,并将其转化为辅助人体行走或奔跑的动能。通过对模型的机构运动简图的运动分析,阐述其能量存储和释放的过程,从理论上验证其可行性,根据机构模型设计了设备的三维模型,并具体设计各零部件。该模型不需要外界动力源、结构简单紧凑,而且能量的储存和释放程度可调节,为人们负重、长途行走等提供了助力方式,解决了助力设备活动范围有限的问题。 展开更多

关键词 自驱动 行走助力 能量存储 仿生 外骨骼

下载PDF 职称材料

基于凸轮弹簧机构的步行辅助器设计

7

作者 何雷 胡晓军 +2 位作者 宋建勇 王卓 梁科山 《医疗卫生装备》 CAS 2020年第9期21-25,共5页

目的:设计一种基于凸轮弹簧机构的步行辅助器,通过储存下肢支撑相运动耗散的机械能,并将存储的弹性能量重新施加于后续摆动相运动,实现髋关节运动助力。方法:步行辅助器由腰部穿戴组件、髋关节弹性储能机构、碳纤维杆和下肢穿戴组件等... 目的:设计一种基于凸轮弹簧机构的步行辅助器,通过储存下肢支撑相运动耗散的机械能,并将存储的弹性能量重新施加于后续摆动相运动,实现髋关节运动助力。方法:步行辅助器由腰部穿戴组件、髋关节弹性储能机构、碳纤维杆和下肢穿戴组件等组成。其中,髋关节储能机构采用滚子从动件对心盘式凸轮作为主结构,使用压缩弹簧作为储能驱动单元,通过弹簧预压调节旋钮实现弹簧预紧力设置,以适应不同弹性储能需求。结果:该步行辅助器可通过设置凸轮初始安装角度和调节弹簧预压量获得所需辅助力矩曲线,实现对人体步行机械能的分时调控,辅助髋关节运动,降低步行代谢消耗。结论:该步行辅助器可为跟腱受损、偏瘫及屈肌退化人群提供个性化的步行辅助策略,帮助其学习自然步态并增强步行耐力。 展开更多

关键词 步行辅助 髋关节储能 被动弹簧效应 凸轮弹簧机构 步态周期

下载PDF 职称材料

面向下肢康复的柔性外骨骼机器人进展研究 被引量：14

8

作者 孟琳 董洪涛 +2 位作者 侯捷 刘源 明东 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期206-217,共12页

作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方... 作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方向之一。本综述聚焦下肢柔性外骨骼助行机器人近十年的创新与应用进展,收集整理了60篇目标文献,其中,线驱动50篇,气动驱动7篇,其他驱动3篇,从柔性驱动结构设计、控制方法、康复应用3个方面对相关研究进行剖析讨论。目前,柔性外骨骼主要以线驱动和位置控制研究为主,发展方向为设备轻量化,驱动柔顺化,并结合电生理信号研究和人机交互理论以期降低人体代谢。相关临床试验表明柔性外骨骼有利于患者步态的对称性增强,步速增加,更接近于正常步态。未来,柔性外骨骼机器人有望为步态障碍患者带来更好的主动康复效果和穿戴体验。 展开更多

关键词 康复 柔性外骨骼 下肢助行 康复机器人

下载PDF 职称材料

六连杆助行康复机器人鲁棒控制 被引量：5

9

作者 张立勋 伊蕾 白大鹏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期585-591,共7页

为帮助老年人及偏瘫患者恢复自然步态的行走,提出了一种六连杆助行康复机器人机构模型.考虑患者体重差异及助行康复训练过程中下肢肌张力的变化,在机器人动力学分析的基础上设计了一种具何抗干扰性能的鲁棒控制器.基于李亚普诺夫理论证... 为帮助老年人及偏瘫患者恢复自然步态的行走,提出了一种六连杆助行康复机器人机构模型.考虑患者体重差异及助行康复训练过程中下肢肌张力的变化,在机器人动力学分析的基础上设计了一种具何抗干扰性能的鲁棒控制器.基于李亚普诺夫理论证明了该控制器可有效地抑制外界干扰信号的影响,并进行了鲁棒控制实验三研究.研究结果表明,鲁棒控制器能够抑制负载突变及不确定性干扰,保证控制系统工作的稳定性,满足患者对助行训练安全性的要求. 展开更多

关键词 助行康复机器人 动力学 鲁棒控制 助行训练

下载PDF 职称材料

助行康复机器人人机交互设计研究综述 被引量：5

10

作者 许彧青 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第8期1-7,I0006,共8页

目的对助行康复机器人人机交互设计研究进行归纳整理、综合分析、评述与展望,以期为相关研究提供参考及借鉴。方法以人机交互设计方法为基础,通过文献研究法和定性研究法等对助行康复机器人的分类、人机交互控制策略与人机交互界面设计... 目的对助行康复机器人人机交互设计研究进行归纳整理、综合分析、评述与展望,以期为相关研究提供参考及借鉴。方法以人机交互设计方法为基础,通过文献研究法和定性研究法等对助行康复机器人的分类、人机交互控制策略与人机交互界面设计进行综述。结论指明了按功能、人机运动关联、步态训练区域和结构等助行康复机器人的分类方式与研究现状;归纳总结了三种助行康复机器人的人机交互控制策略的研究进展和研究成果,包括基于人体测量信号的控制策略、基于交互力测量的控制策略和基于机器人测量信号的控制策略;对比研究了助行康复机器人的人机交互硬件界面设计和人机交互软件界面设计,并预测了人机交互界面设计的发展趋势。 展开更多

关键词 助行康复机器人 人机交互 控制策略 交互界面设计

下载PDF 职称材料

六连杆助行机器人生理学运动规划研究 被引量：4

11

作者 张立勋 伊蕾 白大鹏 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期830-835,共6页

针对六连杆助行机器人助行过程中的运动协调问题，基于人体生理学步态信息进行了机器人运动规划研究。利用步态检测系统，获取了正常人行走过程中双腿髋、膝、踝关节的运动信息，骨盆中心前进方向的速度信息。基于检测结果拟合了人机系... 针对六连杆助行机器人助行过程中的运动协调问题，基于人体生理学步态信息进行了机器人运动规划研究。利用步态检测系统，获取了正常人行走过程中双腿髋、膝、踝关节的运动信息，骨盆中心前进方向的速度信息。基于检测结果拟合了人机系统末端的速度函数，根据机构及人机系统运动学模型规划了曲柄及移动单元的速度，同时通过优化人机间的最优尺寸关系规划了骨盆运动速度。利用MATLAB软件对助行过程系统的运动特性进行了仿真分析，并通过物理样机对助行机器人生理学运动规划进行了实验研究。研究结果表明：助行机器人能够按正常行走步态规律实现助行功能，运动轨迹正确，步态连续。 展开更多

关键词 助行机器人 步态检测 运动规划 实验研究

下载PDF 职称材料

六连杆助行机构的动力学分析及仿真研究 被引量：3

12

作者 伊蕾 张立勋 于彦春 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期662-666,共5页

目的:研究六连杆助行机构帮助老年人及偏瘫患者行走过程中人机系统的动力学特性,为选择不同的行走训练模式提供理论依据。方法:用闭环矢量法建立机构运动学方程,基于动力学矩阵数学模型及拉格朗日方程建立人机系统的动力学方程,并根据... 目的:研究六连杆助行机构帮助老年人及偏瘫患者行走过程中人机系统的动力学特性,为选择不同的行走训练模式提供理论依据。方法:用闭环矢量法建立机构运动学方程,基于动力学矩阵数学模型及拉格朗日方程建立人机系统的动力学方程,并根据人体特征参数及机构参数,通过MATLAB软件对助行过程中系统的动力学特性进行仿真分析。结果:仿真结果验证了动力学模型的正确性,分析了被动运动时约束力作用点的选择对人机间作用力及机构驱动力矩的影响。结论:动力学模型为人机作用点的选择、不同行走训练模式的制定及相应控制方式的选择提供了理论依据。 展开更多

关键词 助行机构 人体下肢 动力学模型 仿真

下载PDF 职称材料

助行康复机器人助力行走控制研究 被引量：2

13

作者 伊蕾 张立勋 于彦春 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期41-46,共6页

针对一种助行康复机器人助力行走训练策略,进行了机器人助力控制研究.考虑使用者差异及机器人系统误差等干扰,建立了人机系统动力学模型及机器人助力控制模型.通过分析系统特性设计了前馈-反馈复合控制器,为解决扰动力导致的移动单元转... 针对一种助行康复机器人助力行走训练策略,进行了机器人助力控制研究.考虑使用者差异及机器人系统误差等干扰,建立了人机系统动力学模型及机器人助力控制模型.通过分析系统特性设计了前馈-反馈复合控制器,为解决扰动力导致的移动单元转弯及推力突变问题,设计了模糊制器调整期望推力实现人机系统协调运动,利用Matlab软件对助力行走过程进行了控制仿真分析.研究结果表明:助力控制系统能够抑制干扰的影响,对人体提供期望推力,满足使用者对助力行走训练安全性和稳定性的要求. 展开更多

关键词 助行康复机器人 助力行走 力伺服控制 模糊控制 仿真

原文传递

下肢助行外骨骼机器人起坐动作下的生物力学分析 被引量：2

14

作者 施柯丞 黄瑞 +3 位作者 程洪 邱静 彭知南 尹文泽 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期414-423,共10页

探讨了下肢外骨骼起坐动作辅助过程中截瘫患者对拐杖产生大压力的原因和解决方法,通过建立人-外骨骼耦合动力学模型,将患者对拐杖的压力作为一个外力引入模型中,探究了踝关节刚度与拐杖压力的关系.为了验证踝关节刚度对减小拐杖压力的影... 探讨了下肢外骨骼起坐动作辅助过程中截瘫患者对拐杖产生大压力的原因和解决方法,通过建立人-外骨骼耦合动力学模型,将患者对拐杖的压力作为一个外力引入模型中,探究了踝关节刚度与拐杖压力的关系.为了验证踝关节刚度对减小拐杖压力的影响,设计了外骨骼起坐验证实验,通过调整AIDER下肢助行外骨骼系统踝关节的刚度,观察受试者在整个起坐动作过程中的平均能量损耗和鞋底压力中心位置变化.实验结果显示,调整踝关节刚度后受试者的平均能量损耗降低了45.18%,稳定性提高了34.99%,这表明适当的踝关节刚度可以在下肢助行外骨骼辅助的起坐动作过程中有效降低患者对拐杖的压力. 展开更多

关键词 起坐动作 人机耦合动力学模型 踝关节刚度 下肢助行外骨骼 截瘫患者

原文传递

一种辅助踝髋关节的柔性可穿戴步行辅助机器人的设计与分析

15

作者 徐继东 金山海 《延边大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第1期90-94,共5页

针对传统的外骨骼机器人存在的柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种可以为踝髋关节提供辅助的可穿戴机器人.该机器人由踝关节驱动系统、髋关节驱动系统、传递系统和绑带系统组成.通过对踝髋关节的受力分析表明,在穿戴者步态周期的0... 针对传统的外骨骼机器人存在的柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种可以为踝髋关节提供辅助的可穿戴机器人.该机器人由踝关节驱动系统、髋关节驱动系统、传递系统和绑带系统组成.通过对踝髋关节的受力分析表明,在穿戴者步态周期的0%~60%范围内该机器人可以为踝关节和髋关节提供约200N和222N的峰值力,进而可以为穿戴者的脚踝弯曲和髋关节伸展提供帮助.该研究成果可为外骨骼步行辅助机器人的设计提供理论依据. 展开更多

关键词 下肢外骨骼机器人 踝髋关节 步行辅助机器人 步态周期

下载PDF 职称材料

助行机器人助行机构动力学分析及实验研究

16

作者 张立勋 白大鹏 伊蕾 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期66-73,共8页

为帮助下肢功能障碍患者实现正常的行走功能，为助行机器人设计了一种双曲柄摇杆形式的助行机构，该机构仅使用一个驱动元件实现其运动控制，且能够实现行走过程中大腿和小腿之间的协调运动关系。在助行机构力学分析的基础上，利用联立... 为帮助下肢功能障碍患者实现正常的行走功能，为助行机器人设计了一种双曲柄摇杆形式的助行机构，该机构仅使用一个驱动元件实现其运动控制，且能够实现行走过程中大腿和小腿之间的协调运动关系。在助行机构力学分析的基础上，利用联立约束法建立了该助行机构的动力学模型，进行了其运动学和动力学仿真分析，进而得到了其带动人体行走时一个步态周期内下肢关节转角、下肢运动轨迹及助行机构所需的控制力矩，为助行机构设计和控制系统驱动装置的优化设计提供了依据。并通过物理样机进行了助行训练的实验研究。仿真分析和实验研究结果均表明：在助行机构的带动下，受试者下肢的运动规律符合正常人行走时的步态特征，运动轨迹正确，步态连续。 展开更多

关键词 助行机器人 动力学 康复训练 力学分析

下载PDF 职称材料

一种踝关节行走助力外骨骼的设计 被引量：10

17

作者 向馗 易畅 +1 位作者 尹凯阳 葛运建 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期367-371,共5页

设计了一种可穿戴的踝关节外骨骼.在跖屈驱动相,外骨骼帮助抬升脚后跟,增加蹬地力量,实现行走助力.外骨骼由电机提供转矩,经滚珠丝杆减速,输出直线运动.结构设计的带宽为9 Hz,满足正常行走的频率要求.外骨骼控制由转矩环、阻抗环和位置... 设计了一种可穿戴的踝关节外骨骼.在跖屈驱动相,外骨骼帮助抬升脚后跟,增加蹬地力量,实现行走助力.外骨骼由电机提供转矩,经滚珠丝杆减速,输出直线运动.结构设计的带宽为9 Hz,满足正常行走的频率要求.外骨骼控制由转矩环、阻抗环和位置环3个底层控制环构成;单个步态周期中,由一个有限状态控制器来管理底层控制环的运行和切换.在传动装置设计中,使用了串联弹性驱动器技术,使得外骨骼具有反向可驱动性.控制实验表明:人为反向推动外骨骼,电机可以快速回退做出响应. 展开更多

关键词 外骨骼 踝关节 串联弹性驱动器 行走助力 控制环

原文传递

穿戴式步行辅助机器人的混合控制方法及其稳定性 被引量：4

18

作者 张霞 胡晋嘉 +2 位作者 罗天洪 陈仁祥 桥本稔 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期489-497,共9页

引入生物控制理论来改善步行辅助中的人机交互柔顺性和多关节协调自律控制,探索一种髋关节CPG(中枢模式发生器)控制、膝关节分级阻抗控制和髋/膝关节联动控制3部分相结合的新型混合控制方法.首先,利用CPG自激振荡行为和对外交流的特性... 引入生物控制理论来改善步行辅助中的人机交互柔顺性和多关节协调自律控制,探索一种髋关节CPG(中枢模式发生器)控制、膝关节分级阻抗控制和髋/膝关节联动控制3部分相结合的新型混合控制方法.首先,利用CPG自激振荡行为和对外交流的特性获得理想的主/从髋关节目标轨迹,并建立CPG对称抑制网络来维持左、右髋关节逆相位,以便实现复杂人机环境中的步行稳定性.其次,根据步态要求,设计高阻抗和低阻抗分级控制规律,分别获得支撑期和游脚期的膝关节力矩.最后,通过建立髋/膝关节关联函数,建立髋关节CPG控制与膝关节阻抗控制的链接,实现步行中自然的髋/膝关节联动控制.利用李亚普诺夫稳定性理论研究了混合控制方法的稳定性,计算机仿真分析和步行实验证明了混合控制方法可有效地生成步行中自然的髋/膝关节运动. 展开更多

关键词 步行辅助 混合控制 稳定性 中枢模式发生器 阻抗控制 髋/膝关节联动

原文传递

一种行走辅助型下肢外骨骼的设计与实现 被引量：3

19

作者 谢峥 王明江 +2 位作者 黄武龙 雍珊珊 王新安 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期989-996,共8页

使用体重支撑的方式可以提高行走辅助外骨骼穿戴的舒适性,设计以棘轮棘爪组合机构为核心的单向离合装置来减轻设备重量。通过对步态的分析,以转矩模式下的PID电流控制为内环,增加了足底压力传感和座椅传感构成的外环反馈控制,实现智能... 使用体重支撑的方式可以提高行走辅助外骨骼穿戴的舒适性,设计以棘轮棘爪组合机构为核心的单向离合装置来减轻设备重量。通过对步态的分析,以转矩模式下的PID电流控制为内环,增加了足底压力传感和座椅传感构成的外环反馈控制,实现智能化的人机交互过程。最终实现外骨骼重量12.5 kg,站立时辅助支撑约10 kg,行走中平均辅助支撑约3 kg,续航时间大于2小时。 展开更多

关键词 外骨骼 行走辅助 PID控制 离合装置

下载PDF 职称材料

穿戴式机器人髋膝关节协调自律控制方法 被引量：1

20

作者 张霞 陈仁祥 +1 位作者 陈里里 桥本稔 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期39-46,共8页

针对步行辅助中人机交互柔顺性和髋膝关节协调自律控制的问题,提出一种新型多关节协调自律控制方法,该方法基于中枢模式发生器(Central pattern generator, CPG)网络,同时具备单关节人机交流和多关节协调运动特性。建立左右侧髋、膝关节... 针对步行辅助中人机交互柔顺性和髋膝关节协调自律控制的问题,提出一种新型多关节协调自律控制方法,该方法基于中枢模式发生器(Central pattern generator, CPG)网络,同时具备单关节人机交流和多关节协调运动特性。建立左右侧髋、膝关节4个CPG单元及其对外交流机制,改善了各关节处的人机交互柔顺性;建立左右髋关节、左右膝关节CPG单元间的对称抑制连接及同侧髋膝关节CPG单元间的非对称内部抑制连接,获得双侧髋膝关节间的逆相位及同侧髋膝关节的自然相位,实现了人机交互环境下稳定的步行辅助。穿戴式步行试验证明了该方法对生成步行中自然髋、膝关节协调运动的有效性。最后,采用肌肉活动强度、步长和步行速度三个指标,运用对比试验的方法讨论和分析了步行辅助效果。 展开更多

关键词 穿戴式机器人 步行辅助 髋膝关节 协调自律控制

原文传递