机械工程学报

作者：李海源, 刘畅, 严鲁涛, 张斌, 李端玲, 张勤俭

单位：1. 北京邮电大学自动化学院 北京 100876;2. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;3. 北京信息科技大学机电工程学院 北京 100192

关键词：上肢外骨骼,阻抗控制,遥操作,机器人,人机交互；

基金：国家重点研发计划“智能机器人”重点专项（2019YFB1309802）、中国载人航天预先研究项目（060601）和中央高校基本科研业务费专项资金（2019RC28）资助项目。

外骨骼机器人穿戴于人体上，可以作为一种助力、增强或者交互的工具，应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题，提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型，并建立了一体化关节的动力学模型，详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性，设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点，提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型，通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现，并且操作者与关节系统可以实现协同运动。

来源：2020年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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