用于上肢辅助的儿科软体机器人可穿戴设备的闭环位置控制

本工作聚焦于基于本体感觉反馈的闭环控制，用于一种气动软体可穿戴设备，旨在未来辅助婴儿抓握任务。该设备包含两个软体气动执行器（一个基于纺织品，一个硅胶浇铸），主动控制每只手臂的两个自由度（分别为肩内收/外展和肘屈曲/伸展）。附着在可穿戴设备上的惯性测量单元（IMU）提供实时关节角度反馈。设备运动学分析参考了文献中报道的婴儿人体测量数据（手臂长度）。考虑婴儿抓握中的运动范围和肌肉共同激活模式，以推导设备末端执行器的期望轨迹。随后，开发了比例-微分控制器来调节执行器内压力，从而沿可达工作空间内的期望设定点移动手臂。给出了在工程人体模型上跟踪期望手臂轨迹的实验结果，表明所提出的控制器可帮助引导人体模型手腕到达期望设定点。