基于相位变量阻抗控制器的机器人经胫骨假肢混合随意控制
机器人学
2023-09-29 v1
摘要
对于机器人经胫骨假肢控制，胫骨的全局运动学可用于监测步态周期进程并指令平滑连续的驱动。本工作中，这些全局胫骨运动学被用于定义相位变量阻抗控制器（PVIC），随后其作为混合随意控制框架（PVI-HVC）中的非随意基础控制器实现。通过旁路适配器在机器人踝假肢上行走的一名健康个体的步态进程估计与生物力学表现，针对三种控制方案进行比较：被动基准控制器、PVIC 与 PVI-HVC。各控制器的不同驱动对全局胫骨运动学有直接影响，但估计与真实步态百分比的平均偏差分别为 1.6%、1.8% 与 2.1%。PVIC 与 PVI-HVC 均与健康运动学与动力学参考吻合良好。按设计，当用户随意意图低时 PVI-HVC 结果类似于 PVIC，但在站立末期用户发出高随意输入时产生更高的峰值跖屈、峰值扭矩与峰值功率。该额外扭矩与功率也使用户能随意连续地完成平地行走之外的活动，如爬坡、避障、踮脚站立与跺脚。由此，PVI-HVC 在平地上行走时提供 PVIC 的动力学与运动学表现，同时享有随意进行其他活动的自由。
引用
@article{arxiv.2309.15955,
title = {Hybrid Volitional Control of a Robotic Transtibial Prosthesis using a Phase Variable Impedance Controller},
author = {Ryan R. Posh and Jonathan A. Tittle and David J. Kelly and James P. Schmiedeler and Patrick M. Wensing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.15955},
year = {2023}
}
备注
7 pages, 7 figures, submitted to ICRA 2024