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题名康复外骨骼的人-机重力平衡策略
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作者
李剑峰
赵朋波
张雷雨
陶春静
季润
刘钧辉
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机构
北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室
国家康复辅具研究中心
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第11期1376-1384,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51705007
51675008)
+2 种基金
北京市科技计划资助项目(Z161100001516004)
北京市自然科学基金资助项目(3171001)
中国博士后科学基金资助项目(2016M600021)
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文摘
针对一种上肢康复外骨骼,提出了2种被动人-机重力平衡策略,以减小关节负载力矩、降低驱动电机功率.采用2套零初长弹簧单元作为重力平衡装置,以人-机系统在任意位姿下的势能总和保持恒定为理论依据,推导出人-机系统的完全重力平衡模型.为简化平衡系统及避免发生干涉,仅引入单套零初长弹簧单元,以人-机系统在给定运动范围内势能变化最小为优化目标,施以约束条件,对弹簧安装位置及劲度系数进行优化设计,实现人-机系统的部分重力平衡.通过计算人-机系统各位姿下的关节力矩,对2种平衡方式下的算例进行了对比分析.结果表明:完全平衡后各关节重力矩被完全消除,部分平衡后各关节重力矩被大部分消除,验证了2种平衡策略的合理性.
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关键词
康复外骨骼
完全重力平衡
部分重力平衡
零初长弹簧单元
遗传算法
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Keywords
rehabilitation exoskeleton
exact gravity balance
approximate gravity balance
zero-free-length springs
genetic algorithm
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分类号
TP2
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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