外骨膝关节机器人系统的反干扰控制设计用于康复护理

科学领域:

• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 控制系统工程 控制系统工程
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 外骨医疗机器人需要精确的运动控制来进行康复和协助.
• 主动干扰拒绝控制 (ADRC) 是一种强大的控制策略,对具有不确定性的系统有效.
• 扩展状态观察员 (ESO) 在ADRC内对于估计系统状态和干扰至关重要.

研究的目的:

• 设计和比较两个ADRC方案,用于膝关节外骨架机器人运动控制.
• 评估ADRC内部线性扩展状态观察员 (LESO) 与非线性扩展状态观察员 (NESO) 的表现.
• 为了提高ADRC的动态性能,使用粒子集群优化 (PSO) 来进行参数调整.

主要方法:

• 与LESO和NESO一起实施ADRC,用于膝关节外骨模型.
• 对干扰拒绝能力和对参数变化 (±20%) 的稳定性进行比较分析.
• 使用粒子优化 (PSO) 算法优化ADRC参数.

主要成果:

• 与基于NESO的ADRC相比,基于LESO的ADRC在拒绝外部干扰方面表现出更好的表现.
• 基于LESO的ADRC在系统参数变化20%的情况下表现出更大的稳定性.
• 公共服务局有效调整了ADRC参数,提高了两种观察员类型的整体动态性能.

结论:

• 使用线性扩展状态观察器 (LESO) 的ADRC策略更有效地控制膝关节外骨架机器人.
• 基于LESO的ADRC提供了改进的干扰排斥和稳定性,这对于医疗机器人应用至关重要.
• 这些发现支持使用基于LESO的ADRC来提高外骨架辅助康复的安全性和有效性.