上肢康复机器人等速运动控制算法的研究

来源 :控制工程 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geyukcl
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
等速运动康复的目标是保证人的手臂在用不断增加的力矩驱动机械臂转动时,机械臂转速始终被控制在预设值不变,且人机的肩关节轴要动态对齐.针对上述要求,通过采集机器人关节伺服电机电枢绕组中的电流值和转子的转速,确定外力矩、电机力矩和转速之间的关系,据此建立等速运动控制算法,并以人手臂肩关节的屈展角度为变量,找出机器臂肩关节轴在高度方向对齐人肩关节轴的函数关系,进而建立了考虑速度和位置双重因素下的人机肩关节轴动态对齐控制算法.通过将上述控制算法用于实物样机的控制,证明了控制算法的正确性.该研究为控制上肢等速运动康复提供了参考.
其他文献
本文简略阐述了淤泥湖一站重建工程的具体情况,介绍了其工程任务和规模,分析了其重建工程的布置情况,并从进水渠道疏挖护砌工程以及主厂房和安装间重建工程几方面着手,对淤泥湖一站重建工程建筑物设计进行了深层次的探究,旨在为相关研究人员提供参考.
为了提高模型预测风功率的准确率,提出了一种基于最大相关-最小冗余筛选、变分模态分解、注意力机制和长短期记忆神经网络的短期风功率预测方法.首先使用变分模态分解算法将风功率序列分解成几个中心频率不同的分量;再对各个分量结合最大相关-最小冗余筛选出的气象特征分别建立注意力机制和长短期记忆混合预测模型;最后将各个分量的预测结果叠加,得到最终的风功率.实际算例表明,与其他几种模型对比,所提预测方法准确率明显提升.
针对下肢康复外骨骼机器人康复训练参考步态的标准化设计,对平地行走、上楼梯和下楼梯等不同情境下的步态轨迹的设计问题进行研究,提出了由无线惯性传感器采集人体步态,利用基于关键点的步态生成与调节方法,得到了融合过渡过程的参考步态曲线.利用得到的参考步态曲线指导下肢康复外骨骼式机器人辅助人体在平地行走、上楼梯和下楼梯等情景下进行康复运动训练.实验结果表明,该算法生成的参考步态曲线符合人体运动规律,过渡过程连贯平顺,可以应用于下肢康复外骨骼机器人的步态训练中.根据该算法开发的步态设计与仿真程序,方便了不同类型人体的
为了实现永磁同步电机伺服系统的高性能速度控制,针对现有分数阶PI(FO-PI)控制器设计中存在的截止频率有效范围有限的问题,在频域设计的基础上,提出一种改进的分数阶控制器,在FO-PI基础上引入校正传递函数,保持分数阶控制性能的同时拓展控制器截止频率的选取范围,并设计三维作图法实现改进控制器的参数整定.最后通过仿真实验来验证改进分数阶速度控制器的有效性.仿真实验结果表明,所提出的改进分数阶速度控制器可以满足更高截止频率的要求,较传统FO-PI及整数阶PI控制器,可以提高速度控制的跟踪性能、动态性能和抗扰动
静态环境下的路径规划是移动机器人领域非常重要的研究课题.人工势场法由于算法简单、计算量小、运算速度快、实时性好等特点,在移动机器人路径规划中得到了广泛应用,但人工势场法也存在目标不可达和局部极小值问题.针对人工势场法存在的不足,将模糊控制思想引入到移动机器人的路径规划中来,对移动机器人的偏转角进行精确控制.仿真实验结果证明了所提方法的有效性.
为了避免传感器故障对飞控系统的影响,实现传感器故障的快速检测与隔离,提出了一种基于神经网络观测器(NNOB)的传感器故障检测方法.在建立四旋翼飞行器姿态故障模型的基础上,利用非线性观测器得到的期望输出和传感器测量值设计基于神经网络(NN)的传感器故障观测器,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)更新神经网络的权值参数,通过Lyapunov理论证明权值参数更新的收敛性,最终构建出一种基于神经网络观测器的传感器故障检测系统.数值仿真实验结果表明,与现有神经网络故障检测方法相比,所提方法具有更高的故障检出率与更好的跟踪
永磁同步电机运行系统具有不稳定的分岔特性,随着系统参数的变化,系统会在平衡点处发生分岔行为.首先,基于分岔理论构建了永磁同步电机的混沌模型.其次,通过研究系统的分岔参数,分析了系统在平衡点处的分岔特性,发现系统在零平衡点处会产生静态分岔并出现新的平衡点,随着参数的继续变化,系统在新的平衡点处发生连续的Hopf分岔,而连续的Hopf分岔行为使得系统进入混沌状态;再基于有限时间稳定性理论,构建了一种有限时间控制器对系统进行混沌控制.最后通过仿真,验证了系统在加入控制器后会在有限的时间内迅速达到Lyapunov
乒乓球运动具有高速性,所以乒乓球跟踪必须满足低延迟和高采样率.为此,提出了一种基于最大一致性子集的乒乓球机器视觉跟踪方法.首先,使用启发式算法寻找目标像素的集合,确定乒乓球的位置;然后,为了纠正启发式算法可能的错误报告,移除离群点,对不同相机所报告的位置进行最大一致性检查,找到并丢弃在目标检测阶段中得到的错误位置;最后分别在仿真环境和现实机器人平台上对所提方法进行评价.与RTBlob等系统相比,所提方法的跟踪准确度更高,对离群点的鲁棒性更优.此外,随着相机数量的提升,所提方法的准确度和鲁棒性也会增加.
针对一类欠驱动系统跟踪控制问题,提出了一种基于非线性干扰观测器的全局解耦快速终端滑模控制(NDODGFTSMC)策略.将欠驱动系统分解成两个子系统分别设计全局快速终端滑模面,利用其中一个子系统滑模面的符号函数来构造中间变量,并将该变量引入到另一个子系统的滑模面中,构造出整个系统的滑模面,采用等效控制法和模糊双幂次趋近律求解系统的控制律.同时为了消除系统扰动对控制效果的影响,设计了一种双曲正切非线性干扰观测器对系统干扰进行估计并补偿给控制器.利用Lyapunov稳定原理证明了系统滑模面的渐近稳定性.将该方法
针对输出误差模型描述的不规则损失输出数据系统,提出一种自校正PID控制算法.首先结合辅助模型辨识思想和最小二乘原理设计参数估计器,在线估计系统参数,并设计一个损失输出估计器来估算采样间损失输出,使控制系统得到一个具有与期望输出相同采样周期的反馈信号;再根据系统参数的估计值实时调整自校正PID控制器参数,使系统实际输出跟踪期望输出,实现自校正PID控制.仿真结果验证了该算法的有效性.