18、机器人假肢的设计与实验研究

机器人假肢的设计与实验研究

1. 可控制姿势的机器人假肢设计方法

可控制姿势的机器人假肢模型基于激活锁定机制的控制系统。下面分别介绍其行走和站立模型，最后总结出综合形式。
- 行走建模 ：行走周期主要分为姿势和摆动阶段。有限状态机（FSM）的转换情况取决于最大膝盖弯曲倾斜角度θmax，状态根据θmax的比例进行导航。行走周期的站立阶段分为初始触地、负载反应、中间位置和终端站立；摆动阶段分为预摆动、初始摆动、中间摆动和终端摆动。使用全膝关节屈曲角度θmax和完全伸展膝关节角度（考虑膝关节=5°）对这八个阶段进行建模。在摆动中期触发推电磁阀以停止膝盖弯曲。
- 站立建模 ：通常，站立姿势的特点是θ ≤ 。开始屈膝后，如果使用锁定系统，当膝盖弯曲超过50次时，可能难以停止下落。因此，当用户保持站立姿势时，使用锁定装置避免弯曲，可防止滑倒并提供稳定性。
- 基于有限状态机的行走模型 ：该模型包含站立和行走模型，即从站立到行走的模式，中间还包括不规则行走模型。膝关节采用膝关节微型桌面系统读取监测设备数据。当在行进过程中观察到状态编号S2、I4和N7时，触发电磁阀。

以下是行走和站立模型的简单流程：

graph LR
    A[开始] --> B[行走或站立判断]
    B -->|行走| C[行走建模流程]
    B -->|站立| D[站立建模流程]
    C --> E[姿势和摆动阶段划分]
    E --> F[根据θmax导航状态]