赵伟亮,曹武警,李 瑨,魏小东,喻洪流*

(1.上海理工大学 康复工程与技术研究所，上海 200093；2.上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093)

人机共融的主动型下肢假肢分层控制策略探讨

赵伟亮1,2,曹武警1,2,李 瑨1,2,魏小东1,2,喻洪流1,2*

(1.上海理工大学 康复工程与技术研究所，上海 200093；2.上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093)

为研究当前主动型下肢假肢控制问题的解决策略，提出了主动型下肢假肢设计和分类的通用控制框架，包括3个分层结构：上层控制器、中层控制器、底层控制器。其中，上层控制器感知运动意图；中层控制器将运动意图转换为预期的装置状态，用于底层控制器的跟踪参考；底层控制器通过反馈控制或者前馈控制计算出预期装置状态与当前装置状态的误差，驱动假肢执行这些命令，形成控制闭环。结果表明,该通用控制框架可完整阐释主动型下肢假肢的人—机—环境共融关系，明确了分层控制策略的层级任务，为未来主动型下肢假肢的发展提供了理论指导。

主动型；下肢假肢；人机共融；通用框架；分层控制系统

近年来，针对下肢截肢、肌肉损伤、肌无力、神经损伤患者，用于恢复行走能力或者主动辅助行走的康复辅助机器人技术取得了长足的进步[1]。下肢假肢作为康复辅助机器人技术的重要组成部分，一直是研究的重点与难点。

下肢假肢可分为被动型与主动型[2]。被动型下肢假肢结构简单、成本低廉，但是其不能产生主动机械力、不能自动适应使用者需求的变化、缺少人—机—环境信息的相互反馈。……