PID控制算法在直立抗扰任务下外骨骼控制中的应用开题报告

 2021-12-29 21:09:45

全文总字数:4545字

1. 研究目的与意义(文献综述)

目的与意义

外骨骼是一种可以穿戴的机器人设备,它融合机器人学,机械学,仿生学,人体运动学,传感技术等多学科新起的研究领域,并且能够装配在人体肢体外侧且能帮助人体运动协作,增强人体身体机能等功能广泛运用与工业,医疗与军事领域。

在外骨骼在帮助穿戴者行走的过程中,两者是紧密耦合的。我们不仅要满足外骨骼本身机械特性,而且还希望外骨骼能及时跟随穿戴者的动作,提供足够的动力,对外界的干扰进行反馈补偿。因此控制系统对于外骨骼十分重要。在几十年的发展中,基于时间期望的力矩控制方法是最著名的,它能尽可能跟随踝关节运动。除此之外,控制器的选择还应考虑随机干扰,因为干扰会让外骨骼的无法正常运行,降低外骨骼的性能与安全性。比如当老年人使用外骨骼直立行走时,如果有意料之外的外力或是站立不稳,外骨骼可以根据这些扰动来及时做出反馈,避免穿戴者摔倒。由此可得,一个好的控制器对于外骨骼直立抗扰能力有至关重要的作用。

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2. 研究的基本内容与方案

研究目标

具体研究目标包括:

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3. 研究计划与安排

研究进度安排

1.2020年3月28号-2020年4月4号,完成踝关节数学模型的搭建,分析正常行走过程中足底应力分布情况。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]mohammad soleimani amiri,rizauddinramli,mohd faisal ibrahim. hybrid design of pid controller for four dof lowerlimb exoskeleton[j]. applied mathematical modelling,2019,72.

[2]tomohiro ota,hiroyukihashidate,natsuki shimizu,mitsunobu yatsunami. early effects of aknee-ankle-foot orthosis on static standing balance in people with subacutestroke[j]. tomohiro ota;hiroyuki hashidate;natsuki shimizu;mitsunobuyatsunami,2019,31(2).

[3]emmens amberr,van asseldonk edwin h f,van der kooij herman. effects of apowered ankle-foot orthosis on perturbed standing balance.[j]. journal ofneuroengineering and rehabilitation,2018,15(1).

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