ExoRecovery：基于步进策略的下肢外骨骼推拒恢复
机器人学
2023-11-01 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
平衡丧失是下肢外骨骼应用中的重大挑战，因其可能导致跌倒，从而影响用户安全与信心。我们引入一种全向恢复步规划的控制框架，通过对步长持续时间与位置的在线优化来响应外力。我们将步长持续时间与位置映射为类人足部轨迹，随后通过逆运动学转化为关节轨迹。这些轨迹由阻抗控制器执行，促进外骨骼与用户间的协作。此外，我们的框架基于运动发散分量（亦称外推质心，Extrapolated Center of Mass）概念，其已被确立为描述人体运动的一致动力学。该实时在线优化框架增强了外骨骼用户在不可预见外力下的适应性，从而提升整体用户稳定性与安全性。为验证方法有效性，我们进行了仿真与实验。我们在零力矩模式（无助力）下使用外骨骼的推拒恢复实验，展现出与外骨骼恢复助力模式的一致性，表明该控制框架与人类意图相符。据我们所知，这是首个依赖额状与矢状方向步内参数同时适应的下肢人体外骨骼协作式推拒恢复框架。所提控制方案已通过人体受试者实验验证。
引用
@article{arxiv.2310.20339,
title = {ExoRecovery: Push Recovery with a Lower-Limb Exoskeleton based on Stepping Strategy},
author = {Zeynep Özge Orhan and Milad Shafiee and Vincent Juillard and Joel Coelho Oliveira and Auke Ijspeert and Mohamed Bouri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.20339},
year = {2023}
}
备注
Submitted for a conference. 8 pages including references, 8 figures