5、康复机器人相关技术研究：髋部主动下肢支撑外骨骼与基于GAN的运动分布学习

康复机器人相关技术研究：髋部主动下肢支撑外骨骼与基于GAN的运动分布学习

1 髋部主动下肢支撑外骨骼

1.1 外骨骼设计与控制特点

设计了一款用于承载式坐站转移（STS）的下肢外骨骼。与其他 STS 辅助外骨骼相比，该设备具有主动髋关节和被动膝关节、踝关节，能够将负载重量传递到地面，减少腰椎的压缩力，同时为下肢运动提供灵活性。其驱动模块采用准直驱执行器，可提供强大且快速响应的辅助扭矩。

1.2 控制参数

控制参数如下表所示：
| 参数 | 值 | 单位 |
| — | — | — |
| Kx | 46.31 | N/mm |
| Bx | 1.54 | N/mm/s |
| Ky | 23.02 | N/mm |
| By | 1.52 | N/(mm/s) |
| Kr | 885.21 | Nm/rad |
| Br | 15.17 | Nm/(rad/s) |

1.3 模拟与实验结果

模拟结果表明，提出的 STS 辅助策略能够复制人类的坐站运动。表面肌电图（sEMG）数据显示，采用该策略控制的 Hals - Exo 能够减少受试者的肌肉激活，并辅助承载式 STS 转移。

1.4 系统局限性

• 执行器峰值扭矩 ：执行器提供的峰值扭矩低于人体髋关节。由于采用了准直驱类型，在精确快速响应扭矩控制方面表现良好，但需要在峰值扭矩和总重量之间进行权衡。
• 被动弹簧 - 阻尼机制 ：缺