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穿戴式机器人髋膝关节协调自律控制方法

张霞  陈仁祥  陈里里  桥本稔  
【摘要】:针对步行辅助中人机交互柔顺性和髋膝关节协调自律控制的问题,提出一种新型多关节协调自律控制方法,该方法基于中枢模式发生器(Central pattern generator, CPG)网络,同时具备单关节人机交流和多关节协调运动特性。建立左右侧髋、膝关节4个CPG单元及其对外交流机制,改善了各关节处的人机交互柔顺性;建立左右髋关节、左右膝关节CPG单元间的对称抑制连接及同侧髋膝关节CPG单元间的非对称内部抑制连接,获得双侧髋膝关节间的逆相位及同侧髋膝关节的自然相位,实现了人机交互环境下稳定的步行辅助。穿戴式步行试验证明了该方法对生成步行中自然髋、膝关节协调运动的有效性。最后,采用肌肉活动强度、步长和步行速度三个指标,运用对比试验的方法讨论和分析了步行辅助效果。

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