下肢外骨骼助行机器人滑模PD控制研究

摘要：

穿戴式下肢外骨骼助行机器人可以辅助下肢运动有障碍者进行康复训练,助其实现正常行走.首先确定系统自由度个数,并基于拉格朗日法建立动力学模型.为提高多关节协调运动的控制精度以实现拟人化步态,研究了基于滑模函数补偿的PD控制算法.通过Matlab-Simulink仿真,对比分析了 PD算法和滑模PD算法,获得了两种算法下髋、膝关节角位移及角速度控制曲线,并计算不同算法的跟踪误差.结果表明,相对于常规的PD控制算法,基于滑模函数补偿的PD控制算法具有更好的精度和稳定性,且响应速度快;以12 s周期为例,在有扰动的情况下,滑模PD控制比PD控制提前约3 s达到稳定.将滑模PD控制算法用于下肢外骨骼机器人的步态控制,可提高控制精度和响应速度.

关键词：穿戴式下肢外骨骼机器人、动力学模型、滑模函数补偿、PD控制

所属期刊栏目：41

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：上海市自然基金项目20ZR1437700

在线出版日期：2022-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：621-625