Adaptive Tracking Control With Disturbance Rejection for Cable-Driven Exoskeleton Robot With Compliant Actuators

执行机构 外骨骼 控制理论(社会学) 机器人 跟踪(教育) 控制工程 扰动(地质) 工程类 自适应控制 控制(管理) 计算机科学 模拟 人工智能 心理学 生物 古生物学 教育学
作者
Xiaoyu Wu,Jun Yang,Haoyong Yu
出处
期刊:IEEE Transactions on Automation Science and Engineering [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22: 16462-16475 被引量:6
标识
DOI:10.1109/tase.2025.3573762
摘要

The cable-driven upper-limb exoskeleton robot with compliant actuators presents notable advantages when applied to rehabilitation training, yet introduces challenges in position tracking control. Traditional control methods inadequately address hysteresis issues caused by cable drives and the performance degradation resulting from compliant actuators. To solve these common issues in such robotic systems, this study introduces a unified dual closed-loop control strategy that aims to enhance system tracking performance. In the outer loop, an adaptive hysteresis compensator is intricately designed to address position errors induced by cable-driven motion from a kinematic perspective. Simultaneously, the inner loop employs a high-order controller utilizing the backstepping method to control the dynamics of the robotic system with flexible joints effectively. Additionally, a dedicated high-order super-twisting observer (STO) is integrated to estimate unknown dynamic models and external disturbance, enabling the generation of disturbance rejection items for the inner-loop controller design. Experimental results validate the efficacy of the proposed control strategy, demonstrating commendable tracking performance when compared with alternative methods.
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