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      電子發燒友網>電子資料下載>電子論文>嵌入式技術論文>氣動外骨骼助力機器人嵌入式控制系統研究

      氣動外骨骼助力機器人嵌入式控制系統研究

      2018-01-30 | rar | 13.30 MB | 次下載 | 3積分

      資料介紹

      　　外骨骼引申于昆蟲的外殼，是一種結合人的智能和機械能的可穿戴設備，根據使用目的不同，可以分為助力型和康復型。康復型主要用于沒有運動能力的病人的康復訓練，助力型則主要用于軍事、災難救援等場合。控制系統相當于外骨骼的大腦，外骨骼信號的采集、人機交互的實現、執行器的控制全部通過控制系統實現，本課題研究的重點即為控制系統設計。

      　　本課題主要難點為設計和實現復雜控制系統并將控制算法移植入系統中實現對系統的控制，圍繞機器人嵌入式控制系統開展研究，首先根據結構和最終指標分析控制系統需求，確定了系統方案。作為核心的控制器采用上下位機的方式實現，上位機采用ARM，通過嵌入式LINUX系統實現人機交互和上下肢的運動路徑規劃，配置人機交互界面作為主控界面。下位機采用DSP進行各關節運動控制，通過對高速開關閥的閉環控制實現對氣動肌肉的高精度運動控制，同時在PC端設計監控界面完成數據的采集和顯示。根據系統控制要求，設計了控制系統的程序框架，進行了器件選型，完成了硬件系統的制作和實驗測試。基于嵌入式控制系統，首先開展了對單根氣動肌肉的模糊PID控制和滑模控制研究，經對比采用滑模控制作為主要控制算法進行外骨骼助力機器人手臂的運動控制。開展了人機協同控制研究，上肢運動路徑規劃采用阻抗控制算法實現，下肢首先依據人體行走實際運動情況對機器人步態進行劃分，確定機器人步態變化規則，然后在系統中根據足底傳感器和關節轉角傳感器信息進行步態判別，根據機器人步態變換規則確定腿部運動路徑并進行控制。最后，為了實現外骨骼助力機器人無外接電源、氣源獨立工作，本課題研究開發了背負式電源系統和氣源系統，解決了機器人能源供給問題，實驗結果表明機器人能依靠自身能源完成一定時間內的人機協同獨立行走和助力工作。
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