【摘要】：下肢外骨骼機(jī)器人是一種助力型可穿戴智能設(shè)備,能夠?yàn)槿梭w提供承重、防護(hù)以及助力等功能。除此之外,還能通過(guò)規(guī)劃步態(tài),輔助下肢癱瘓、殘疾患者完成適當(dāng)?shù)目祻?fù)訓(xùn)練。鑒于下肢外骨骼其技術(shù)的復(fù)雜性,樣機(jī)處于試驗(yàn)測(cè)試階段,還沒(méi)有形成商品化產(chǎn)品。本文針對(duì)下肢外骨骼電液伺服系統(tǒng)位置跟隨控制開(kāi)展研究。由于下肢外骨骼電液伺服系統(tǒng)具有多變量、非線性以及復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和外在干擾量,增加了控制難度。常規(guī)的PID控制方法,需要確切的數(shù)學(xué)模型,而對(duì)下肢外骨骼建模分析時(shí),或多或少做了一些簡(jiǎn)化,其實(shí)際狀況與模型存在一定差異。模糊PID算法雖然優(yōu)化了 PID算法,但在優(yōu)化過(guò)程中,模糊化處理降低了控制系統(tǒng)的精度;滑模模糊PID控制有望克服其存在的不足。本文在安徽省科技攻關(guān)項(xiàng)目"可穿戴型下肢外骨骼助力機(jī)器人"(項(xiàng)目編號(hào):1604a0902125)資助下,綜合研究下肢外骨骼的機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)模型、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能、電液伺服系統(tǒng)性能,分別采用PID和模糊PID控制方式和滑�？刂扑惴�,研究液壓伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,確保下肢外骨骼的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與穿戴者的步態(tài)軌跡一致。主要內(nèi)容包括:1、在人體正常行走時(shí),研究人體下肢各關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式以及角度活動(dòng)范圍,設(shè)計(jì)下肢外骨骼的機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu),建立下肢外骨骼動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得到關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。2、針對(duì)下肢外骨骼機(jī)器人響應(yīng)速度快,質(zhì)量輕等特點(diǎn),本文采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下肢外骨骼,根據(jù)外骨骼的機(jī)械結(jié)構(gòu),完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及各液壓元件的選型。推導(dǎo)出電液伺服系統(tǒng)傳遞函數(shù),分析電液伺服系統(tǒng)輸出位置量與下肢外骨骼機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的幾何關(guān)系。3、根據(jù)外骨骼電液伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,以各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角為輸入信號(hào),研究下肢外骨骼跟隨人體步態(tài)軌跡效果,綜合利用PID算法、模糊PID算法、滑模模糊PID算法,分別在Simulink軟件中建立控制系統(tǒng)模型,進(jìn)行仿真,驗(yàn)證控制方法的合理性,并通過(guò)分析仿真結(jié)果,選擇滑模模糊PID算法控制下肢外骨骼。本文主要?jiǎng)?chuàng)新之處是在PID算法以及模糊控制基礎(chǔ)上,結(jié)合滑模控制,設(shè)計(jì)出滑模模糊PID控制器,并與常規(guī)PID算法、模糊PID算法控制效果對(duì)比,有效地提高了下肢外骨骼位置控制精度,為下肢外骨骼繼續(xù)深入研究提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2454706