基于下肢外骨骼的人体行走实时步态规划器及其在Exoped机器人上的实现
机器人学
2019-03-12 v1
摘要
下肢外骨骼近年来作为一种运动辅助技术得到发展。行走模式生成是这些机器人设计中的基础课题。大多数外骨骼通常的方法是使用预记录模式作为查找表。该方法存在一些缺陷，包括数据存储限制以及与行走参数相关的调节性差。因此需要建立人体行走模型以用于外骨骼。少数现有模型提供逐段的行走模式，仅在每个步幅周期开始时针对固定行走参数生成。在本文中，我们提出了一种实时行走模式生成方法，可在步幅期间改变行走参数。为此，提出两个反馈控制的三阶系统作为最优轨迹规划器，用于生成各关节位置x和y分量的轨迹。轨迹的边界条件根据一些预先考虑的行走约束获得。此外，为每个轨迹规划器设定一个代价函数以增加轨迹的平滑性。我们使用庞特里亚金极小值原理设计反馈控制器，以跟踪边界条件并使代价函数最小化。最后，利用逆运动学方程生成适当的关节角度，并在Exoped机器人上实现。通过仿真保持轨迹二阶导数连续以及实验测试确定用户满意度，证明了该步态规划器的良好性能。
引用
@article{arxiv.1806.08574,
title = {Real-time gait planner for human walking using a lower limb exoskeleton and its implementation on Exoped robot},
author = {Jafar Kazemi and Sadjaad Ozgoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.08574},
year = {2019}
}