兼具安全性与柔顺性的步行康复训练机器人交互方法  

作　　者：张树宽 吴宇辉 赵东辉 杨子豪 杨俊友[1] 横井浩史 

机构地区：[1]沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110870 [2]日本电气通信大学信息与工程学院,东京1820021

出　　处：《机器人技术与应用》2023年第3期23-31,共9页Robot Technique and Application

基　　金：中央引导地方科技发展资助项目,项目编号2021JH6/10500216;辽宁省自然科学基金项目,项目编号2021-BS-152;辽宁省教育厅面上项目,项目编号LJKZ0124。

摘　　要：提高弱机能群体使用助行机器人的柔顺性和安全性是人机交互领域重要的研究内容。本文提出一种能够兼顾柔顺性、安全性与便捷性的步行康复训练机器人非接触式柔顺控制方法。首先,分析自主研制的步行康复训练机器人结构、功能及工作模式。为准确识别使用者步态意图,研发了一种多通道近距离传感器,并结合机器人的机械结构,搭建了机载内嵌式双腿动态意图识别系统,实现了对双腿步态的实时检测。然后,为提高交互柔顺性,提出一种改进粒子滤波算法,解决了传统粒子滤波算法多次迭代过程中粒子退化问题。最后,通过引入步态速度补偿,设计了具有紧密跟踪人体步态功能的柔顺化控制方法并进行综合性实验。实验表明,本文提出的方法在确保人机交互安全性的基础上,可精确且柔顺地控制机器人的运动状态,从而紧密地跟随人体步态。该非接触式控制方法可以应用于具有类似结构的助行机器人,以及弱机能群体的日常助行与步行康复训练。

关 键 词：步行康复训练机器人 多通道近距离传感器 改进粒子滤波算法 柔顺性 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] R496[自动化与计算机技术—控制科学与工程]