智能助行器防跌倒柔顺控制研究

当用户使用助行器过程中有跌倒趋势时,需要使人体能快速恢复正常的站立体态并缓冲助行器紧急制动的惯性力。但是大部分柔顺控制运用机械臂模型较多,运用于助行器模型的防跌倒控制策略较为欠缺。针对此问题,文中提出了一种基于自适应滑模阻抗控制的新型防跌倒柔顺控制策略,并将其用于助行器模型,通过阵列式薄膜压力传感器与超声波传感器融合来达到提升助行器性能的目的。该策略能提高助行器的轨迹跟踪效果,实现对用户的安全防护。两种不同运行情况下的仿真和两种不同地形的模拟实验结果表明,人体可在4 s左右恢复正立,证明该策略能实现助行器运动的柔顺性。

基于FreeRTOS的智能助行器设计

为帮助下肢受伤和出行不便的患者及老人进行康复训练或日常步行活动,设计了一款基于FreeRTOS实时操作系统的智能助行器。本设计以STM32作为主控制器,搭配压力采集、超声波测距等外围电路。软件设计上,采用多任务的编程方式,将整个助行器系统的应用程序分为防跌倒任务、导纳控制任务、意图分析任务、压力信号采集任务、电机驱动控制任务这5个任务,并为各任务合理地分配优先级和系统资源以对助行器进行控制。经测试,所设计的智能助行器最终实现助行器柔顺控制、上坡助力、下坡控速以及主动安全防护,达到了设计目的。