基于神经网络PID控制器的外骨骼系统设计

2021-06-03游博洋王险峰逄万山党志强

计算机技术与发展 2021年5期

游博洋，王险峰，赵玲，李龙，逄万山，党志强

(东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江大庆 163318)

0 引言

近年来，外骨骼机器人在动力、传感器、控制[1]/步态算法等方面逐渐成熟[2]，许多研究者设计了各式各样的外骨骼系统并考虑用于生活、医疗、军事等领域，分别对于各关节机械结构[3]、整体电控系统[4-5]、步态稳定性[6-7]、传感器系统[8-10]以及特殊驱动方式[11-14]等方面进行了相应的研究。目前，国内外在该领域已较为成熟，但并未普及，其市场缺口极大，且由国务院法制办于2015年7月发布《残疾预防和残疾人康复条例(草案)(征求意见稿)》显示，康复外骨骼领域也受到政府支持，同时研究者也对其在康复应用中的可行性进行了相应的分析[15]。但由于外骨骼机械结构、软硬件系统复杂等原因，上市公司开发的外骨骼也很难获得CFDA认证。

该文所实现的外骨骼具有成本较低、易扩展、能无线控制等优点，具有两种控制方式可按需切换，可作为一套外骨骼框架在未来进行进一步优化。且由于足底EMG存在超前ZMP约160 ms的优势[8]，本外骨骼设计同样利用该特性提高外骨骼机器人行走稳定性。