1、外骨骼下肢機器人是一種可穿戴機器人,可實現(xiàn)人體運動功能的增強和重建,廣泛應用于康復工程、軍事和應急救災等領域。本論文針對人體運動功能增強的自主減重應用,搭建了一套 PRMI外骨骼下肢機器人分布式控制系統(tǒng),并在系統(tǒng)上實現(xiàn)其混合控制算法。
　　本文設計實現(xiàn)了一種基于 PRMI自主減重外骨骼下肢機器人的分布式三層控制系統(tǒng)架構。該控制系統(tǒng)架構由主控制器層、中間層節(jié)點控制器層和底層傳感執(zhí)行層組成,實現(xiàn)了主控制器和低層感知與執(zhí)行層之間的協(xié)調(diào)。

2、中間層的節(jié)點控制器和底層的傳感執(zhí)行模塊由多個節(jié)點組成,形成分布式的控制和傳感節(jié)點,可實現(xiàn)對節(jié)點的快速感知和控制,緩解了主控制器的計算和決策壓力。這種分布式三層控制系統(tǒng)結構有效地提高了系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性,為后續(xù)的混合控制算法提供了驗證平臺。
　　為了更好地實現(xiàn)對外骨骼機器人的控制,本文分析了外骨骼機器人的逆動力學建模方法,建立了基于拉格朗日方程的外骨骼機器人多連桿模型。根據(jù)關節(jié)角度、角速度、角加速度等傳感信息,本文采用拉格朗日方程對

3、系統(tǒng)進行分析,利用逆動力學模型得到關節(jié)力矩。根據(jù)人體步態(tài)基本周期,對外骨骼下肢機器人的擺動腿采用頂端固定的二連桿模型進行建模,而支撐腿則采用底端固定的三連桿模型進行建模,實現(xiàn)了PRMI外骨骼下肢機器人的簡化連桿模型。
　　在上述多連桿動力學模型的基礎上,本文提出了一種針對自主減重應用的混合控制算法。該混合控制算法由基于動態(tài)模型補償?shù)哪：齈D主從控制算法和基于動力學模型的力矩放大控制算法組成,通過腳底壓力反饋數(shù)據(jù)進行階段判斷,應用上