电动下肢假肢多路况控制策略研究

来源：中国康复医学杂志2024年第2期北京时间：

作者：耿艳利,刘松岳,王希瑞,宣伯凯,

单位：河北工业大学人工智能与数据科学学院，天津，300130

摘要：目的：电动下肢假肢具有较强的非线性和耦合性，针对假肢在不同地形间行走时存在的外部扰动问题，本文提出了积分滑模控制策略。方法：采集人体下肢在平地、上/下斜坡及上/下楼梯五种路况下的运动信息，根据足底压力信息将不同路况的一个完整步态周期划分为支撑期及摆动期两个模态，并分别进行人体下肢运动学分析；利用拉格朗日方程建立假肢支撑期与摆动期的动力学模型；在五种运动模式下，设计积分滑模控制器对假肢进行控制，并进行联合仿真验证。结果：膝踝假肢轨迹跟踪收敛速度加快，误差降低。结论：积分滑模控制器对于外部扰动具有明显的补偿作用，提高了假肢在多路况行走时的控制效果。

关键词：电动下肢假肢多路况动力学模型积分滑模控制下肢运动学分析

基金资助：国家重点研发计划项目（2021YFC0122704）；国家自然科学基金青年项目（61803143）；河北省高等学校科学技术研究项目（QN2020252）；河北省自然科学基金项目（F2021202021）