杨 鹏，刘佳浩，王 婕，张高巍

(1. 河北工业大学人工智能与数据科学学院，天津 300130；2. 智能康复装置与检测技术教育部工程研究中心，天津 300130)

1 引言

近年来，可穿戴下肢外骨骼成为世界各国都在致力研究的课题，在军事、医疗、康复等领域具有重大的研究意义和广阔的市场前景[1]。目前，关于可穿戴下肢外骨骼诸如运动学分析[2]、运动意图识别[3]、人机协同控制[4]等方面，已经取得了许多成果。由于外骨骼与穿戴者之间具有强耦合和非线性的特点，因此合理建立人机协同模型并采用适当的非线性控制方法对人机模型进行控制[5-6]是目前研究的重点问题。

在可穿戴外骨骼系统中，人的作用既是运动意图的提供者，也是运动的执行者，即人体的运动学特性是人机系统动力学模型的一部分。然而由于人的动力学特性复杂并且难以建立，目前的研究常对外骨骼机器人进行单独建模控制。文献[7-9]采用自适应技术将人体运动产生的交互力当作不确定进行处理，保证了系统的稳定性。但由于忽略了人的运动学特性，不能保证使用者的舒适性，因此多用于帮助运动能力欠缺者进行康复训练。文献[10-11]提出了用于工业场合的上肢外骨骼系统，通过建立人机之间的物理交互来提供安全舒适的运动辅助。然而该类系统采用人与外骨骼肢端相连的方式，不适用于下肢助力系统。文献[12]通过简化人体模型，利用耦合力矩建立人机之间的交互，利用机械导纳设计了阻抗控制系统，该方法严重依赖人体模型的准确参数，对干扰考虑不足。……