發(fā)布時(shí)間：2022-02-14 22:49

　　下肢外骨骼作為一個(gè)以人為核心的交互式機(jī)器人平臺(tái),成為了近年來(lái)較為熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。按照其應(yīng)用對(duì)象可分為助力、助行和康復(fù)下肢外骨骼,而本文的研究對(duì)象則是針對(duì)下肢助力外骨骼,主要應(yīng)用于軍事作戰(zhàn)、應(yīng)急救災(zāi)以及工業(yè)負(fù)重等應(yīng)用場(chǎng)景。本學(xué)位論文針對(duì)下肢助力外骨骼,以控制外骨骼快速跟隨穿戴者運(yùn)動(dòng)為目標(biāo),通過(guò)搭建基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的層級(jí)交互式學(xué)習(xí)框架,旨在實(shí)現(xiàn)人-外骨骼系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制,最終希望下肢助力外骨骼能夠通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同穿戴者以及穿戴者不同步態(tài)的快速跟隨。本學(xué)位論文的主要工作及成果歸納如下:1.下肢助力外骨骼傳統(tǒng)的靈敏度放大控制算法（Sensitivity Amplification Control,SAC）有以下兩個(gè)缺點(diǎn):1)需要精確的動(dòng)力學(xué)模型;2)無(wú)法適應(yīng)不同穿戴者和穿戴者不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文提出了基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的交互式學(xué)習(xí)控制算法,通過(guò)增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法對(duì)SAC控制器中的靈敏度放大因子進(jìn)行在線(xiàn)學(xué)習(xí),解決了傳統(tǒng)靈敏度放大控制算法需要精確動(dòng)力學(xué)模型的問(wèn)題,并能夠適應(yīng)不同穿戴者以及穿戴者的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為了得到增強(qiáng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo),利用采集的不同身高和運(yùn)動(dòng)速度下的人體步態(tài)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 下肢外骨骼國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外下肢外骨骼研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)下肢外骨骼研究現(xiàn)狀
    1.3 下肢助力外骨骼控制策略研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 論文研究目標(biāo)及主要內(nèi)容
第二章 增強(qiáng)學(xué)習(xí)及其應(yīng)用綜述
    2.1 引言
    2.2 增強(qiáng)學(xué)習(xí)基本框架
    2.3 增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法綜述
        2.3.1 基于MDP的增強(qiáng)學(xué)習(xí)方法
        2.3.2 層級(jí)增強(qiáng)學(xué)習(xí)
    2.4 增強(qiáng)學(xué)習(xí)在機(jī)器人控制中的應(yīng)用
    2.5 增強(qiáng)學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢(shì)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的控制器參數(shù)自適應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 下肢助力外骨骼動(dòng)力學(xué)模型
        3.2.1 下肢助力外骨骼系統(tǒng)模型
        3.2.2 下肢助力外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.3 下肢助力外骨骼動(dòng)力學(xué)建模
    3.3 基于模型的靈敏度放大控制算法
    3.4 基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自適應(yīng)靈敏度放大控制算法
        3.4.1 自適應(yīng)靈敏度放大控制算法框架
        3.4.2 基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的控制器參數(shù)自適應(yīng)
        3.4.3 基于局部高斯過(guò)程回歸的穿戴者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)
    3.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論
        3.5.1 單自由度下肢助力外骨骼仿真驗(yàn)證
        3.5.2 HUALEX下肢助力外骨骼實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 層級(jí)交互式學(xué)習(xí)控制算法
    4.1 引言
    4.2 層級(jí)交互式學(xué)習(xí)控制算法框架
    4.3 基于動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)基元的步態(tài)建模與學(xué)習(xí)
        4.3.1 動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)基元
        4.3.2 基于局部加權(quán)回歸的參數(shù)學(xué)習(xí)
        4.3.3 一個(gè)范例
    4.4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論
        4.4.1 單自由度下肢助力外骨骼仿真驗(yàn)證
        4.4.2 HUALEX下肢助力外骨骼實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于物理人機(jī)交互的耦合協(xié)同基元
    5.1 引言
    5.2 耦合協(xié)同基元及其參數(shù)學(xué)習(xí)
        5.2.1 物理人機(jī)交互模型
        5.2.2 耦合協(xié)同基元建模
        5.2.3 耦合協(xié)同基元的參數(shù)學(xué)習(xí)
    5.3 結(jié)合CCP的層級(jí)交互式學(xué)習(xí)控制算法
    5.4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論
        5.4.1 單自由度下肢助力外骨骼仿真驗(yàn)證
        5.4.2 HUALEX下肢助力外骨骼實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 HUALEX下肢助力外骨骼系統(tǒng)
    6.1 引言
    6.2 HUALEX下肢助力外骨骼系統(tǒng)概述
    6.3 機(jī)械與液壓系統(tǒng)
        6.3.1 仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.3.2 可穿戴液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.4 傳感與控制系統(tǒng)
        6.4.1 傳感系統(tǒng)
        6.4.2 嵌入式控制系統(tǒng)
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 本文研究?jī)?nèi)容總結(jié)
    7.2 課題展望
致謝
參考文獻(xiàn)
博士期間取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]下肢攜行外骨骼系統(tǒng)建模及控制[J]. 楊秀霞,楊曉冬,王亭,楊智勇.  艦船電子工程. 2016(04)
[2]攜行外骨骼自適應(yīng)虛擬力矩控制研究[J]. 楊秀霞,劉迪,趙國(guó)榮.  船電技術(shù). 2015(11)
[3]The relationship between physical human-exoskeleton interaction and dynamic factors:using a learning approach for control applications[J]. TRAN Huu-Toan,CHENG Hong,LIN Xi Chuan,DUONG Mien-Ka,HUANG Rui.  Science China（Information Sciences）. 2014(12)
[4]負(fù)重型下肢外骨骼機(jī)器人機(jī)構(gòu)研究與仿真[J]. 方明周,王瑜,朱鈞,何立冬,曹恒.  華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[5]基于參數(shù)探索的期望最大化策略搜索[J]. 程玉虎,馮渙婷,王雪松.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2012(01)
[6]一種柔性雙足壓力檢測(cè)裝置與步態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 鄭成聞,宋全軍,佟麗娜,陳煒,葛運(yùn)建.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2010(12)
[7]基于時(shí)間序列分析的可穿戴助力機(jī)器人傳感器信號(hào)預(yù)測(cè)的研究[J]. 孫兆君,余永,葛運(yùn)建.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2009(03)
[8]基于接觸力信息的可穿戴型下肢助力機(jī)器人傳感系統(tǒng)研究[J]. 孫建,余永,葛運(yùn)建,陳峰,沈煌煥.  中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(12)
[9]能量輔助骨骼服NAEIES的開(kāi)發(fā)[J]. 歸麗華,楊智勇,顧文錦,張遠(yuǎn)山,楊秀霞.  海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2007(04)

博士論文
[1]下肢助力外骨骼機(jī)器人研究[D]. 張超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]可穿戴式的下肢步行外骨骼控制機(jī)理研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 牛彬.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3625410