一种助力髋关节伸展和屈曲的柔性外骨骼机器人
刘友福1
卢军2
1.陕西科技大学 机电工程学院,陕西 西安 710021;中国科学院 深圳先进技术研究院,广东 深圳 5180552.陕西科技大学 机电工程学院,陕西 西安 710021
摘要：随着下肢外骨骼机器人的发展,出现了各种各样应用于医疗康复等领域的刚性外骨骼.刚性外骨骼会增加下肢额外的惯性力并限制人体运动的自由度;与刚性外骨骼相比,柔性可穿戴下肢外骨骼则可将一些对人体运动的影响因素减至最小.根据人体在行走过程中髋关节动力学变化,设计了一种为髋关节伸展和屈曲提供助力的柔性外骨骼.根据髋关节的关节力矩和关节力的变化,提出了一种助力策略和期望助力曲线控制电机追踪期望力曲线,从而得到实际作用于髋关节的实际力.为了减少由佩戴位置和穿戴者身材特征而引起的误差,提升助力效果,引入了PD型迭代学习控制(ILC).为了评估助力效果,测量了4名受试者分别在穿戴外骨骼不助力、助力髋关节伸展和屈曲以及仅助力髋关节伸展3种不同情况下产生的新陈代谢能;通过产生的新陈代谢能的值来评估助力效果.结果表明,与仅辅助髋关节伸展和穿着外骨骼不助力的情况相比,助力髋关节伸展和屈曲的平均净新陈代谢能分别减少了0.445 W/kg和1.027 W/kg,平均净新陈代谢率分别降低了7.45％和15.67％.
关键词：柔性外骨骼髋关节助力力曲线ILC控制新陈代谢
资助基金：应用基础研究项目(2019A1515110576)
论文发表日期：2021-02-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 90-96 )
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