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基于动态运动基元的6自由度下肢外骨骼步态轨迹规划与控制策略

赵佳伟 朱立忠 陈万鑫 张弼 赵新刚

信息与控制2024,Vol.53Issue(1):33-46,14.
信息与控制2024,Vol.53Issue(1):33-46,14.DOI:10.13976/j.cnki.xk.2023.2522

基于动态运动基元的6自由度下肢外骨骼步态轨迹规划与控制策略

Gait Trajectory Planning and Control Strategy of 6-DOF Lower Limb Exoskeleton Based on Dynamic Movement Primitives

赵佳伟 1朱立忠 2陈万鑫 3张弼 3赵新刚3

作者信息

  • 1. 沈阳理工大学自动化与电气工程学院,辽宁沈阳 110016||中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016||中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳 110169
  • 2. 沈阳理工大学自动化与电气工程学院,辽宁沈阳 110016
  • 3. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016||中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳 110169||中国科学院大学,北京 100049
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摘要

Abstract

To solve the problem of gait trajectory planning during the rigid operation of lower limbs,we propose an online gait trajectory planning method and control strategy based on dynamic movement primitives.The technique uses plantar pressure to segment the gait phase,a linear inverted pendu-lum model to determine the location of the landing site,inverse kinematic programming to deter-mine the angle of each joint,and a dynamic movement primitives algorithm to learn online the traj-ectory of each previous gait phase.We apply the previously obtained joint angle as the target end-point for real-time gait trajectory planning.Finally,we control the exoskeleton according to the control strategy from the generated curves.The algorithm is verified using a 6-DOF exoskeleton,and the results show that the proposed algorithm can effectively learn and generate the gait trajectory online according to the transformation of the gait phase,ensuring a certain degree of motion stability.

关键词

动态运动基元/下肢外骨骼/线性倒立摆模型/步态轨迹规划

Key words

dynamic movement primitive/lower-limb exoskeleton/linear inverted pendulum model/gait trajectory planning

分类

信息技术与安全科学

引用本文复制引用

赵佳伟,朱立忠,陈万鑫,张弼,赵新刚..基于动态运动基元的6自由度下肢外骨骼步态轨迹规划与控制策略[J].信息与控制,2024,53(1):33-46,14.

基金项目

国家自然科学基金项目(62103406) (62103406)

辽宁省自然科学基金项目(2021-MS-032) (2021-MS-032)

中国科学院"区域发展青年学者"(2021-004) (2021-004)

信息与控制

OA北大核心CSTPCD

1002-0411

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