助行器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著科學(xué)研究的不斷深入，越來(lái)越多的研究成果造福于人類。助行器就是其中一種，它根據(jù)正常成年人的第五十百分位數(shù)據(jù)，基于動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)有效的參數(shù)控制，建構(gòu)了人體腿部的三維模型，達(dá)到人體助行的目的。助行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是其功能發(fā)揮的關(guān)鍵。本文主要就助行器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以更好地推動(dòng)醫(yī)學(xué)助行走方面的研究與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：助行器；控制系統(tǒng)；人體助行

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）07-0183-02

Abstract：With the deepening of scientific research，more research results benefit mankind. Walking aid instrument is one of them，its fiftieth percentile data according to the normal adults，construct the human leg three-dimensional model based on the dynamics，through effective parameter control，to achieve the purpose of helping the human body. The design of the control system is the key to its function. This paper mainly analyzes the control system design of the walker to better promote the research and development of medical aid walking.

Keywords：walking aid instrument；control system；human body aid

0 引 言

助行器作為人體可以穿戴的人機(jī)一體化的機(jī)械設(shè)備，在控制系統(tǒng)的指引下，將人的兩腳與步行機(jī)器人結(jié)合在一起，發(fā)揮控制系統(tǒng)的智能控制優(yōu)勢(shì)，讓癱瘓的人再次站立行走。助行器類似人的雙足，它綜合控制學(xué)、動(dòng)力學(xué)及物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了行走參數(shù)的步態(tài)規(guī)劃和智能控制。控制系統(tǒng)的助行器設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，因此助行器控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)分析與深入研究具有現(xiàn)實(shí)必要性。

1 助行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

助行器基于動(dòng)力學(xué)的原理，建構(gòu)了人體的腿部三維立體模型，實(shí)現(xiàn)了思維控制的目的。控制系統(tǒng)為助行器智能控制提供核心支持，在助行器的幫助下，原本不能行走的人可以站立行走，甚至達(dá)到正常人行走的效果。其三維立體模型的構(gòu)造其實(shí)就是即基于動(dòng)力學(xué)原理將人的腿部抽象為平面三連桿機(jī)構(gòu)，引入拉格朗日方程作為有效參數(shù)的設(shè)置。模型參數(shù)以中國(guó)正常成年人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，選取正常成年男性人體第五十百分位數(shù)據(jù)作為參數(shù)指導(dǎo)。……