基于时延估计的动力型下肢假肢分段控制策略研究

作     者：耿艳利 武正恩 刘作军 陈亚伟 GENG Yanli;WU Zheng'en;LIU Zuojun;CHEN Yawei

作者机构：河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300130 智能康复装置与检测技术教育部工程研究中心天津300130 

出 版 物：《信息与控制》 (Information and Control)

年 卷 期：2021年第50卷第5期

页      面：566-573页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金资助项目(61803143,61903121) 河北省高等学校科学技术研究项目(QN2020252) 

主　　题：动力型下肢假肢 步态分析 分段控制 时延估计(TDE) 滑模控制 阻抗控制 

摘      要：动力型下肢假肢具有较强的非线性、耦合性,很难建立其精确的动力学模型,因此增加了假肢控制的难度.针对此问题,研究了基于时延估计(TDE)的动力型下肢假肢分段控制策略.首先利用VICON MX 3维步态分析系统采集下肢运动信息,根据足底压力将假肢穿戴者的正常步态划分为两个模态分别为支撑相和摆动相;其次,基于拉格朗日方程建立假肢摆动相和支撑相的动力学模型;然后,提出一种分段控制策略,摆动相采用基于TDE的滑模控制,支撑相将上述方法与目标阻抗控制相结合,研究基于TDE的目标阻抗滑模控制;最后,分别将基于TDE的滑模控制与基于模型的滑模控制方法应用于各关节轨迹的跟踪控制.仿真结果表明,方法可以对下肢假肢系统中强非线性以及各种不确定因素进行补偿,简化模型计算,并且提高假肢的控制效果.