可穿戴便携式康复外骨骼机器人的开发

近年来,康复机器人辅助中风病人的康复治疗吸引了越来越多的关注。相对于传统的由康复师进行的中风治疗,康复机器人进行的治疗更为精确,且不受康复师主观因素的影响,能够显著提高康复治疗的效果。本文介绍了一个拥有5自由度上肢与4自由度下肢的可穿戴便携式康复外骨骼机器人。机器人的所有自由度都由患者的肌电信号驱动,帮助患者进行失能肢体的康复训练。该机器人可穿戴和便携的特性为患者行走功能的康复提供了新的手段。康复过程中,患者的所有康复运动数据(包括患者的表面肌电信号数据和每个关节的运动数据)都可以被采集,便于在线分析和离线记录。

基于介电弹性体的软体机器人设计、建模与运动控制研究综述

软体机器人是一个多学科交叉的新兴领域,旨在基于软质材料开发类似自然生物的多功能系统,赋予机器人强大的环境适应性、优良的运动灵活性以及高效安全的人机交互能力。介电弹性体是一种新型的软质智能材料,具有弹性模量低、变形范围大、能量密度高、响应速度快等优点,适合于制作软体机器人。首先,介绍几类介电弹性体软体机器人。然后,总结介电弹性体驱动器动力学建模与控制的研究进展。最后,分析介电弹性体驱动器研究当前的挑战,并展望进一步研究的机遇。

基于介电弹性体驱动器的软体机器人建模与跟踪控制

针对基于介电弹性体驱动器的软体机器人的跟踪控制问题,本文提出一种自适应鲁棒控制策略.根据虚功原理建立介电弹性体驱动器的动力学模型,模型中弹性势能部分采用Gent模型进行描述.考虑到介电弹性体驱动器的精确模型参数难以获取,使用基于径向基神经网络的逼近器对模型中的未知项进行估计.同时,考虑到介电弹性体驱动器形变量的变化率难以被测量,设计状态观测器对系统未知状态量进行观测.根据逼近器的估计结果和状态观测器的观测结果,设计滑模控制器实现介电弹性体驱动器的跟踪控制目标.最后,通过数值仿真实验验证所提控制策略的有效性.