40、软外骨骼服与被动可变刚度关节研究

软外骨骼服与被动可变刚度关节研究

在机器人辅助领域，软外骨骼服和被动可变刚度关节是两个重要的研究方向。软外骨骼服旨在通过提供辅助力量来降低人类运动的能量消耗，而被动可变刚度关节则致力于提高可穿戴机器人的安全性和稳定性。下面将详细介绍这两个方面的研究成果。

软外骨骼服的设计与控制

1. 实验样本与优化方法
   • 首先均匀选取九个样本点作为初始样本集。若后续预测点出现在搜索空间的非零边缘，会在后续预测中扩展相应维度，以增加搜索空间。
   • 在优化过程中，每次测试收集12步数据。通过样条插值计算整数步态百分比的控制误差，并根据期望力计算误差指数E（误差指数E是控制误差的加权平均值）。当最新预测点与任何样本点的欧几里得距离小于1时，误差指数最小的即为最优结果。对于比例力矩和最优力矩的实现，需分别确定PD控制器参数。

2. 实验方案

   • 参与者信息 ：六名健康成年男性参与研究，年龄23.0 ± 0.7岁，体重69.5 ± 2.8 kg，身高1.7 ± 0.03 m。所有参与者在参与前均提供书面知情同意书。
   • 实验阶段 ：实验分为两部分，先使用高斯过程优化为每个受试者确定控制参数，再比较比例力矩和最优力矩辅助对人体代谢消耗和运动学的影响。参与者需参加三次实验，分别是训练、优化和测试阶段。
   • 测试阶段流程 ：