基于人机耦合系统特性分析的外骨骼单腿参数辨识方法

发布时间：2021-12-28 06:48

　　下肢外骨骼是一种可穿戴的人体运动辅助和机能增强装置。下肢外骨骼的主流控制方法为基于模型的控制,该方法在控制器设计和实际应用中都对动力学参数的精度提出了很高的要求。然而,已有的参数辨识算法为获得高精度的参数辨识结果,增加了实验的复杂度,即成倍地增加了实验的数据量。因此,高精度、低复杂度的参数辨识算法对于提高下肢外骨骼动力学模型精度具有重要意义。针对基于模型的下肢外骨骼控制方法对高精度动力学模型的需求,以及当前动力学模型参数辨识方法存在的精度与复杂度的互斥问题,本文重点开展了下肢外骨骼参数的高精度、低复杂度辨识算法研究,并通过仿真与样机实验验证了该方法的正确性和有效性。具体开展如下研究:首先,为提高参数的辨识精度,针对目前粒子群算法虽然辨识精度较高但搜索空间的划定依赖于工程经验的弊端,本文提出了基于人机耦合控制系统鲁棒性分析的粒子群算法搜索空间划定方法,结合递推最小二乘法给出的待辨识参数波动范围,来划定粒子群算法的搜索空间。采用划定搜索空间的粒子群算法完成参数的精确辨识。结合人机耦合系统特性分析,给出了粒子群算法搜索空间的划定方法。基于水平行走时的人机耦合主动助力控制系统的鲁棒性分析,得到... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

BLEEX下肢外骨骼[12]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文EX 最突出的特点在于它具有积极自主的特性并且能够自行人员称之为第一款“承重且积极自主”的下肢外骨骼[11]。在上，背负 75 kg 载重的穿戴者可以以 0.9 m/s 的速度行走，无到 1.30 m/s 的最高速度[11]。如图 1-1 所示，新一代的 BLEEg，较初代样机轻了 1/2，这得益于电机驱动在液压传动系统项目的研究团队成立了名为伯克利仿生（Berkeley Bionics）的下肢外骨骼技术市场化。如图 1-2 所示，为该公司最新研制ULC，与 BLEEX 相比，HULC 由于采用了间断助力机制，续航时间，HULC 因其优异的表现已经被美国陆军列装。EX 和 HULC 均采用了灵敏度放大控制法，该方法对动力学很高，为实现对 BLEEX 的参数辨识分别进行了静态和动态实

XOS下肢外骨骼[13]

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波网络的下肢携行外骨骼系统模型辨识研究[J]. 杨秀霞,刘迪,赵国荣.  仪表技术. 2015(12)
[2]气弹簧在骨骼服中的应用研究[J]. 朱宇光,杨智勇,朱海军,张远山.  机电工程. 2010(02)
[3]能量辅助骨骼服NAEIES的开发[J]. 归丽华,杨智勇,顾文锦,张远山,杨秀霞.  海军航空工程学院学报. 2007(04)

硕士论文
[1]基于下肢关节力矩解算与预测的人体运动趋势感知研究[D]. 杨丛为.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于人机足端接触力的下肢骨骼服摆动相随动控制研究[D]. 夏宇.哈尔滨工业大学 2015
[3]变刚度柔性关节的动态刚度辨识和控制方法研究[D]. 孟西闻.哈尔滨工业大学 2014
[4]工业机器人动力学参数辨识方法研究[D]. 耿令波.南京航空航天大学 2013



本文编号：3553612