基于模糊自整定PID的下肢康复训练步态机器人变负载控制

针对下肢康复训练机器人中步态控制机器人的变负载问题,提出了基于模糊自整定PID的控制策略.首先推导了负载力模型,设计了模糊自整定控制器,基于Matlab/Simulink/SimMechanics建立了被控对象的动力学模型及整个控制系统的仿真模型,仿真结果表明所提出的控制策略是可行的,较经典PID控制具有超调小,响应速度快,稳态精度高等优点,能较好地跟踪规划运动曲线,满足系统控制性能要求.     

一种机器人光电式滑觉传感器的研究

为实现机械手对易碎物品的无损伤抓取,要求机械手具有滑觉检测功能,本文设计了一种光电式滑觉传感器,它由红外光电器件和一个具有反射镜面的弹性体组成,当物体有相对滑 时会引起反射镜面的振动,由此引起光电传感器的输出信号发生变化,对传感器信号进行一定的数学处理,就可以判别物体的相对滑动。本文通过实验分析,建立了滑动程序判别模型,利用这个模型在电伺服机械手上实现了对鸡蛋等易碎物吕的无损伤抓取     

下肢康复训练机器人的运动协调仿真

随着机器人技术的发展以及人体运动参数化描述的进步,出现了一种新型机器人--康复训练机器人.而下肢康复训练机器人可以模拟正常人的行走位姿,带动下肢有运动障碍的病人进行康复训练.文中采用曲柄摇杆机构来实现人的跨步过程,分析了连杆上支点的运动轨迹;利用曲柄摇杆机构中增加的连杆和滑轨来实现脚踝的运动,分析了踝关节的运动相位,且与步态运动相协调;通过Matlab和ADAMS的运动仿真优化该机构的设计,并通过实验验证优化结果的合理性,整体简化了下肢康复训练机器人结构,降低成本.     

基于ATmega128和FPGA的六自由度机器人的直流伺服控制器设计

具体介绍了基于ATmega128单片机控制系统硬件,设计了基于ATmega128和FPGA硬件体系结构的多直流电机的伺服控制硬件系统,包括6路PWM驱动电路和基于FPGA的6路正交编码器接口及大量I/O接口电路,并通过数据地址总线进行数据交换.设计了基于uC/OSII实时操作系统的控制软件,实现了对六自由度机器人各个关节的速度和位置的双闭环数字PID控制,并在实验中取得了较好的控制效果,关节定位精度达到0.01o,采样周期可以达到5ms,可以满足20Hz响应带宽的控制要求.     

STM32与LabVIEW串行通信的设计

介绍了芯片STM32F103基于通用同步/异步收发器和LabVIEW基于虚拟仪器软件架构的串口配置过程,对设计中的关键程序进行了重点分析,并通过硬件平台验证了方法的可行性。最终实现了基于RS232协议的ARM芯片STM32与LabVIEW的串行通讯。     

绳索牵引康复机器人控制及仿真研究

康复机器人是典型的人机合作系统.人与机器人在同一物理空间,因此对机器人的柔顺性、安全性提出了严格要求.绳索驱动具有柔顺性好、占空间小、重量轻等特点,不会与人体产生刚性碰撞、冲击,非常适合于康复机器人的驱动控制.由于绳索的柔性使其只能承受拉力,其牵引构成冗余驱动系统,因此绳索位置伺服系统须引入力控制,保证工作时绳索具有一定的张力.针对康复训练机器人的人体骨盆控制问题,设计了基于绳索驱动的伺服控制系统,通过Matlab提供的sisotool进行PI和PD控制器的设计,并对张紧力、位置和二者之间的相互影响进行了仿真分析,证明了绳索驱动适合对骨盆规律的控制,并且可以在其他绳索牵引控制技术上得到应用和推广.     

步态训练机器人人机系统动力学仿真

基于MATLAB对6自由度步态训练机器人的人机系统进行了动力学仿真研究.应用Newton-Euler法,推导了机器人的运动约束方程和动力学方程,构成了机器人的约束矩阵方程(constrained matrix equation,CME);分析了正常人在平地行走时的步态特征,并给出了人在行走时双足对地面的压力模型,利用MATLAB工具箱建立了人机系统动力学仿真模型,并对机器人跟踪人在平地行走的步态轨迹进行了仿真分析.仿真结果表明,步态训练机器人对人的双足负载具有良好的适应能力,可以方便获取机器人的动力学参数.该研究为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据.     

人体步态周期中骨盆自由度的分析

下肢康复训练过程中,需要控制患者骨盆与下肢各关节的协调运动,以及重心与步态的协调运动,实现行走过程中的平衡控制,从而达到较好的训练效果.通过正常人的运动特性分析,并针对步态周期中摆动期和支撑期的不同支撑状态,分别分析确定了骨盆所具有的自由度.同时又研究了特殊位姿(立正时)情况下骨盆的运动能力,并分析了下肢各个关节的耦合现象.利用Adams软件对在不同情况下人体骨盆自由度进行了验证,依据骨盆运动规律,提出一种绳牵引并联机构,实现了对骨盆运动的控制.     

基于差动机构的五连杆式人机合作机器人的动力学分析

介绍了一种基于差动机构的新型CVT连续变速传动机构, 通过CVT之间的不同耦合方法,构成了并联式和串联式人机合作机器人.分析了基于差动机构的人机合作机器人的工作原理,建立了差动机构的动力学模型.以五连杆式人机合作机器人为研究对象,分别建立了串联式和并联式人机合作机器人的动力学模型.􀁱 􀁽