动力膝关节假肢的数据驱动可变阻抗控制,用于适应速度和倾斜步行

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 动力膝关节假肢通常依赖于复杂的有限状态机器,需要广泛的手动参数调节.
• 现有的控制器与可变的行走条件 (速度,斜率) 斗争,需要多个任务特定的参数集.

研究的目的:

• 介绍一款基于数据的,基于相位的,用于动力假肢的新型控制器,使其能够自主适应可变的行走任务.
• 通过持续变化的阻抗控制和动力控制来实现生物模拟运动.

主要方法:

• 通过使用凸式优化开发了可变关节阻抗的数据驱动模型.
• 实现了任务不变相变量和实时速度/斜率估计,用于自主适应.
• 在静止时使用连续可变阻抗控制,在摆动时使用动力控制.

主要成果:

• 数据驱动控制器展示了高度线性阶段估计和准确的任务估计.
• 在不同任务中观察到生物仿真运动和动力学趋势,与健壮个体相比,错误率较低.
• 联合工作和节奏趋势也显示了仿生行为,与基准有限状态机器控制器相匹配或超过.

结论:

• 拟议的数据驱动控制器有效地实现了自主,可变任务行走的动力膝关节假肢.
• 这种方法消除了手动阻抗调节的需要,提供了更具适应性和用户友好的解决方案.
• 控制器显示了改善生物模拟运动和减少截肢者行走中的错误的潜力.