仪器仪表学报

作者：苏 鹏，谢实辉，刘 霖，赵 伟，张 力

单位：苏 鹏,1. 北京信息科技大学机电工程学院,,谢实辉,1. 北京信息科技大学机电工程学院,,刘 霖,1. 北京信息科技大学机电工程学院,,赵 伟,2. 国家康复辅具研究中心附属康复医院,,张 力,2. 国家康复辅具研究中心附属康复医院,

关键词：骨外固定机器人;RCM机构;自适应阻抗控制;阻抗参数;矫形力跟踪控制

基金：国家自然科学基金(52005045)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项( 102118170090010009001)、北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金(L192018)项目资助

针对传统骨外固定器矫形力无法准确控制、安全性差的问题,本文基于RCM构型,搭建一种膝关节骨外固定机器人,提出一种间接自适应阻抗的矫形力跟踪方法。由于存在机械摩擦以及外部不确定性,针对阻抗控制鲁棒性差的问题,采用力误差信号作为目标阻抗的驱动力,建立新的阻抗模型适应矫形环境的变化,根据矫形力误差的变化,设计自适应律对阻抗参数实时调节,在线补偿动态环境的不确定性,使系统的力跟踪误差为零。并对所提的控制算法进行了胫骨矫形力控制的对比仿真和样机实验。结果表明:阻抗控制仿真结果各性能指标的加权平均值分别为2.12、8.58和13.2,且力跟踪实验的最大误差为20N;相比于阻抗控制,自适应阻抗控制仿真性能指标的加权平均值仅为0.36、0.18和0.61,力跟踪波动误差控制在±3N以内,具有更好的鲁棒性和自适应能力。

来源：2023年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2023年第11期