上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究

作     者：李海源 刘畅 严鲁涛 张斌 李端玲 张勤俭 LI Haiyuan;LIU Chang;YAN Lutao;ZHANG Bin;LI Duanling;ZHANG Qinjian

作者机构：北京邮电大学自动化学院北京100876 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京信息科技大学机电工程学院北京100192 

基　　金：国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2019YFB1309802) 中国载人航天预先研究项目(060601) 中央高校基本科研业务费专项资金(2019RC28)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2020年第56卷第19期

页      码：200-209页

摘      要：外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。

主 题 词：上肢外骨骼 阻抗控制 遥操作 机器人 人机交互 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2020.19.200

馆 藏 号：203989372...