陈建华，李烨，王琦，穆希辉

(1. 91054部队, 北京 102401; 2. 32140部队, 河北 石家庄 050000；3. 32181部队，河北 石家庄 050000)

0 引言

下肢外骨骼机器人是一类穿戴于人体下肢外侧、感知人体运动意图并及时辅助人体运动或提供人体助力的机器人系统，在军事领域特别是单兵作战领域，具有深刻的军事变革意义和广泛的作战使用前景[1-2]。

不同于以往的机器人系统，单兵外骨骼系统属于人在回路中、人机耦合的生机电一体化系统，其控制要求高、控制难度极大[3]。特别是在行走支撑相阶段，人体下肢生物力学变化规律复杂，目前的外骨骼柔顺控制技术难以满足人机协调要求(主要包括拟人化和柔顺性[4]两方面)：一是外骨骼机器人能跟随人体无束缚运动；二是外骨骼与人体、地面之间的交互具有多样化和不可预测性。为了保护穿戴者安全、避免外界冲击，要求外骨骼具有良好的柔顺性[5-6]。不少外骨骼开发人员尝试采用阻抗控制来解决外骨骼行走僵硬以及人机不匹配的难题[1]。杨智勇等[7]针对外骨骼运动参考轨迹位置的问题，提出一种基于跟踪微分器的外骨骼阻抗控制方法；Tran等[8-9]开发了一种新型阻抗适应控制策略，依据特定的运动速度和基于规则的阻尼调节器，改变外骨骼和人腿之间的理想阻抗；Aguirre等[10]提出主动阻抗控制方法，创新性地采用负虚拟阻尼参数设置，提高了外骨骼运动敏捷性。此外，Zahari等[11]、刘棣斐等[12]、徐国政等[13-14]也开展了阻抗技术在外骨骼康复领域的相关应用研究。

虽然目前开展了较多的外骨骼阻抗控制方法研究，但是缺少对符合人体工程学的阻抗特性变化规律研究，导致外骨骼运动仍旧存在一定的僵硬感，造成人体的牵绊感。……