具有弹性袖带的力放大外骨骼的柔顺性整形控制

能够放大操作员力量的外骨骼可以实现对未知物体的重型操作。然而，这种行为难以实现；它要求外骨骼在保持稳定的同时感知并放大操作员的交互力。但是，在与操作员连接时，放大和鲁棒稳定性的目标从根本上存在冲突。作为一种解决方案，我们引入了一种在力敏感袖带前串联弹簧的设计。这使我们能够设计一种名义上被动的外骨骼柔顺性行为，即使在高放大比下也是如此。在实践中，时间延迟和离散时间滤波器阻碍了我们的策略真正实现无源，但所设计的柔顺性仍然使外骨骼对类似弹簧的人类行为更加鲁棒。我们的外骨骼由串联弹性执行器（SEA）驱动，这向系统中引入了另一个弹簧。我们证明了外骨骼的袖带柔顺性整形可以转化为与 SEA 的弹簧柔顺性整形近似相同的问题。因此，我们引入了一种反馈控制器和增益调节方法，该方法利用了现有的 SEA 柔顺性整形技术。我们将我们的策略称为“双重柔顺性整形”方法。在大的放大比下，该控制器倾向于放大非线性传动摩擦效应，因此我们额外提出了一个“传动扰动观测器”来减轻这一缺点。我们的方法在单自由度肘部外骨骼上得到了验证。