下肢外骨骼机器人控制系统实现与步态控制

"这篇上海交通大学的硕士学位论文详细探讨了下肢外骨骼机器人的控制系统实现，主要关注如何通过上位机软件和下位机硬件来控制机器人的运动。论文中提到的下位机采用EPOS70/10控制器驱动伺服电机，该控制器具有高速数据处理能力和多种工作模式。下肢外骨骼机器人的电源系统使用24V直流稳压电源，与EPOS驱动电压和伺服电机额定电压匹配。控制系统的实现依赖于上位机发送的指令，通过前馈机制校正和预测模型，实现对电机位置和速度的精确控制，进而驱动机器人关节运动。控制系统包括运动控制软件、控制器、电机和下肢外骨骼机器人四个关键部分，使用轮廓位置模式和位置/速度模式的控制策略。" 这篇论文详细阐述了下肢外骨骼机器人的控制系统的构建，它主要由上位机和下位机两部分构成。上位机负责生成控制指令，而下位机接收这些指令并将其转化为电机的运动参数。论文作者提出了一种基于前馈控制的策略，通过对下肢外骨骼模型进行校正和预测，提升了控制效率和精度。这种控制机制使得机器人能够根据预定的步态模式进行行走。 外骨骼机器人的硬件部分，特别是控制器EPOS70/10，是整个系统的关键。它不仅能够驱动伺服电机，还能通过CAN口或USB进行网络通信，增强了系统的扩展性和灵活性。电源系统使用24V直流稳压电源，确保了控制器和电机的稳定工作。 在控制策略上，论文提到了两种模式：轮廓位置模式和位置/速度模式。轮廓位置模式利用电机位置的前馈控制，而位置/速度模式则结合了位置和速度的反馈控制，这些策略共同确保了外骨骼机器人在执行动作时的准确性和稳定性。 外骨骼步态控制软件系统提供了关节位置和速度信号，这些信号控制电机的绝对位置和速度设定，从而驱动机器人关节的运动。整个控制流程涉及了从上位机指令到电机运动，再到机器人实际动作的转换，确保了下肢外骨骼机器人能够有效地模拟和辅助人体行走。 这篇论文深入研究了下肢外骨骼机器人的控制系统设计，不仅探讨了硬件选型和系统架构，还介绍了控制策略的实施，对于理解此类康复机器人的运作机制和控制技术有着重要的参考价值。