上肢外骨康复机器人逆动力学建模和解决方法基于多目标优化
Yuansheng Ning1,2,3, Lingfeng Sang1, Hongbo Wang2,4
1Ningbo Key Laboratory of Aging Health Equipment and Service Technology, Ningbo Polytechnic, Ningbo, China.
本研究提出了一种多目标优化方法,用于解决上肢外骨架机器人的复杂反向动力学. 这种方法提高了康复机器人的运动适应性和准确性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物力学 生物力学
- 康复工程 康复工程 康复工程
背景情况:
- 外骨康复机器人的逆动力学是复杂的,因为缺乏标准的分析模型.
- 冗余的上肢外骨在适应人类解剖学方面面临挑战,阻碍了康复的有效性.
研究的目的:
- 为解决上肢外骨架机器人的反动力学提出一个多目标优化方法.
- 为了提高上肢冗余外骨架的适应性和运动质量,用于康复.
主要方法:
- 开发了一种多目标的反向动力学模型,包括终端位置,关节舒适度,能源消耗,安全性和类似人类的约束.
- 采用了改进的平衡优化 (IEO) 算法来解决反动力学问题.
- 在自主开发的冗余上肢外骨康复机器人系统上验证了该方法.
主要成果:
- 提出的方法有效地解决了多余的上肢外骨架的逆动力学.
- 结合关节舒适性,能源消耗和类似人类的约束,显著改善了机器人的运动形状.
- 与其他算法相比,IEO算法显示出优越的解决方案准确性和稳定性.
结论:
- 使用IEO算法的多目标优化为上肢外骨逆动力学提供了有效的解决方案.
- 这种方法提高了康复机器人的性能和类似人类的运动.
- 该方法为复杂的机器人康复系统提供了强大而准确的解决方案.
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