赵广宇,何 龙,李新俊,许国强,李小奇

(中国兵器工业第二〇八研究所,北京 102202)



基于支持向量机的外骨骼机器人灵敏度放大控制

赵广宇,何 龙,李新俊,许国强,李小奇

(中国兵器工业第二〇八研究所,北京 102202)

为了准确控制外骨骼机器人跟随人体运动，需要建立其动态、精确的数学模型；人体下肢外骨骼是一个多自由度、强耦合以及非线性的多连杆系统，难以建立准确的运动学和动力学模型；文章使用三维运动捕捉与空间定位系统，获取实际人体运动参数(运动学与动力学)，应用支持向量机(SVM)学习人体下肢外骨骼的数学模型；基于该模型构造基于支持向量机模型的灵敏度放大控制方法；文章使用MATLAB和LIBSVM建立外骨骼下肢机器人的数学模型，并进行仿真分析；仿真结果表明基于SVM的模型学习方法，能够准确计算出人体下肢外骨骼的动力学模型，并简化建模过程；基于SVM的灵敏度放大控制，能够有效计算出人体下肢外骨骼各关节(髋关节、膝关节、踝关节)的输出力矩，并控制外骨骼机器人跟随人体运动。

外骨骼；支持向量机；灵敏度放大控制

0 引言

人体下肢外骨骼是一种模仿人体下肢结构特点设计，综合传感器技术、控制技术、信息融合技术等多学科技术，结合穿戴者的智能和机械设备的“力量”，提供动力来辅助正常人负重行走、跑步、上下楼梯、登山等，从而增强人们行走的负重能力和耐力。由于人体下肢外骨骼能够负重、助力行走，所以能够应用在军事、医疗、救灾、交通等多方面，具有广阔的应用前景。……