Development of a hierarchical control strategy for a soft knee exoskeleton based on wearable multi-sensor system

外骨骼 可穿戴计算机 动力外骨骼 扭矩 惯性测量装置 膝关节 计算机科学 控制器(灌溉) 工程类 弹道 模拟 执行机构 人工智能 嵌入式系统 物理 外科 天文 热力学 生物 医学 农学
作者
Qingcong Wu,Huanrui Liu,Ying Chen
出处
期刊:Proceedings Of The Institution Of Mechanical Engineers, Part I: Journal Of Systems And Control Engineering [SAGE Publishing]
卷期号:237 (9): 1587-1601 被引量:3
标识
DOI:10.1177/09596518231165345
摘要

Soft exoskeleton is a newly emerging approach for providing assistive forces to the movement of disabled individuals, which has aroused the interest of many researchers due to its promising prospects in rehabilitation training and motion assistance. In this article, a wearable wireless multi-sensor system and a hierarchical control architecture are developed for a soft knee exoskeleton. First, the major components of the soft knee exoskeleton are introduced, including the flexible Bowden-cable actuators, the soft wearable components, and the sensing modules and the control system. The wearable wireless multi-sensor system consists of an inertial measurement unit–based knee flexion–extension angle sensing module, a surface electromyogram–based joint torque estimation module, a miniature pulling force sensing module, and a central communication unit. And then, a three-level hierarchical control strategy—which fuses a high-level motion recognition and torque estimation algorithm, a mid-level knee trajectory generation strategy, and a low-level fuzzy impedance controller—is proposed to realize human motion assistance. Finally, experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed control strategy. The experimental setup is established with the soft knee exoskeleton, a treadmill, a wearable robotic rotary joint with an encoder, and an inelastic rope. The experimental result indicates that the root mean square errors of the joint angle estimation strategy and joint torque estimation strategy are less than 4.3° and 4.8 Nm, while the surface electromyogram–based assistance efficiency and torque-based assistance efficiency under different loading conditions are higher than 10.2% and 18.2%, respectively.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
喻白完成签到,获得积分10
1秒前
egggg完成签到,获得积分10
1秒前
FashionBoy应助缓慢易云采纳,获得10
1秒前
机器猫nzy发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
科研通AI6.4应助络MU采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
宗忻发布了新的文献求助10
4秒前
小蘑菇应助Jiang_wencai采纳,获得10
4秒前
Bailey发布了新的文献求助10
4秒前
古月木南发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
6秒前
传奇3应助费谷槐采纳,获得10
6秒前
科研人完成签到,获得积分10
7秒前
温白开发布了新的文献求助10
7秒前
grant完成签到,获得积分20
7秒前
可爱的函函应助机器猫nzy采纳,获得10
7秒前
左丘世立完成签到,获得积分10
8秒前
洼地的浮游生物完成签到,获得积分10
8秒前
遥不可及发布了新的文献求助10
8秒前
董ddd发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
111A完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
Bailey完成签到,获得积分10
14秒前
机灵的沂应助qingjiu采纳,获得10
16秒前
牛马完成签到,获得积分10
16秒前
缓慢易云发布了新的文献求助10
16秒前
Alan发布了新的文献求助10
16秒前
18秒前
19秒前
yosh完成签到,获得积分10
19秒前
dsw完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
天天快乐应助洛鸢采纳,获得10
20秒前
完美世界应助遥不可及采纳,获得10
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
全员动态考核,锚定高质量发展:读懂同济大学教师人事改革新政的深层价值 900
Health Psychology 800
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7594152
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9171139
关于积分的说明 19630694
捐赠科研通 7171753
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267682
关于科研通互助平台的介绍 2432486
邀请新用户注册赠送积分活动 2260411