康复步行训练机器人位置和速度跟踪误差同时约束的安全预测控制

摘要

康复步行训练机器人通过跟踪医生指定的运动轨迹,帮助患者步行训练,针对运动过程中位置和速度跟踪误差过大,影响康复者的安全问题,提出一种预测控制方法,目的是使康复步行训练机器人从任意位置出发同时实现轨迹和速度跟踪,并将跟踪误差约束在指定范围内,提高系统的安全性.通过离散化康复步行训练机器人的动力学模型,建立了具有控制增量形式的预测模型.在预测时域内,设计轨迹跟踪误差性能优化指标,并构建运动位置和速度跟踪误差约束条件,通过设计辅助运动轨迹并求解控制增量形式的二次规划问题,获得了时域内满足误差约束条件的预测控制.通过仿真和实验研究,结果表明了所提控制方法同时约束位置和速度跟踪误差的有效性和优越性.