| 轻量型柔性下肢助力外骨骼的设计及性能实验 |
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| 引用本文： | 刘王智懿, 郑银环, 孙健铨, 傅睿卿, 王大帅. 轻量型柔性下肢助力外骨骼的设计及性能实验[J]. 机器人, 2021, 43(4): 433-442. DOI: 10.13973/j.cnki.robot.200292 |
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| 作者姓名： | 刘王智懿 郑银环 孙健铨 傅睿卿 王大帅 |
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| 作者单位： | 1. 武汉理工大学机电工程学院, 湖北 武汉 430070 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划（2017YFE1302303）,广东省重点领域研发计划（2019B090917002） |
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| 摘 要： | 针对传统的外骨骼机器人存在的刚性结构、自重大、柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种轻量型柔性下肢助力外骨骼．该外骨骼通过鲍登绳装置和弹簧装置实现对踝关节的柔性助力,利用驱动系统的“单轮双槽”绕线盘实现单个电机对双腿的驱动,其稳定性通过有限元分析得以验证．在外骨骼的控制策略上,本文在电机系统的传统三环PID（比例－积分－微分）反馈控制的基础上,提出了基于电机转角和转速的PID控制策略和基于踝关节力矩的PID控制策略,通过Simulink和Simscape工具仿真验证了控制策略的可行性．最后,搭建了一台外骨骼样机并进行了性能实验,样机质量仅为3.095 kg,在本文设置的实验条件下,穿戴该外骨骼行走时人体代谢降低了15%,验证了该外骨骼设计的合理性,也表明该外骨骼相比传统外骨骼具有更好的助力效果．
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| 关 键 词： | 柔性外骨骼 机器人 有限元分析 PID控制 |
| 收稿时间： | 2020-07-29 |
| 修稿时间： | 2020-12-17 |
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