可穿戴下肢助力机器人动力学建模及其控制研究的中期报告一、研究背景及意义随着人口老龄化的加剧以及现代生活方式的改变，下肢失能的人群愈来愈多，而穿戴式下肢助力机器人是一种在行动能力上对下肢失能者进行协助的有效手段。可穿戴下肢助力机器人具有以下优点：1）对于下肢功能有限的人群提供了行走协助；2）减少了康复人员的负担；3）增强了下肢失能者的生活质量。然而，穿戴式下肢助力机器人的设计和控制是一个具有挑战性的问题。机器人运动时面临着复杂的环境和人体非线性动力学的限制。因此，对于机器人的运动控制系统是至关重要的，其中机器人的动力学建模和控制是最为关键的。二、研究内容本项目旨在开发一种可穿戴的下肢辅助机器人，并研究其动力学建模和运动控制策略。具体研究内容如下：（1）下肢助力机器人的设计：设计一种轻便的下肢助力机器人，方便行动不便的人们使用，实现人才机器协同的运动，提高使用者行走的稳定性和安全性。（2）下肢助力机器人的动力学建模：在机器人运动的过程中，根据相应的力学原理，对机器人的动力学行为进行建模，以描述机器人的运动学和动力学特性，并分析机器人运动中存在的问题。（3）下肢助力机器人的运动控制策略：根据机器人的动力学模型，设计合理的控制策略，通过对机器人的运动进行控制，使机器人可以稳定地协助使用者行走。（4）下肢助力机器人系统的实现：根据上述研究成果，开发出一款可穿戴下肢助力机器人的实际应用系统，并对其进行实验验证，评估该系统的实用性和性能。三、研究进展目前，已完成下肢助力机器人的设计，并进行了部分动力学建模和控制策略的研究。具体进展如下：（1）下肢助力机器人的设计：设计了一种基于步态控制的下肢助力机器人，该机器人采用了轻量化设计，采用高性能材料和合理的机构结构，能够满足使用者的步频和步长需求，并提供相应的协助力度。（2）下肢助力机器人的动力学建模：建立了下肢助力机器人的动力学模型，包括机器人的运动学模型和动力学模型，实现了机器人动力学特性的描述，并分析了机器人运动中存在的问题。（3）下肢助力机器人的运动控制策略：提出了一种基于自适应控制的下肢助力机器人运动控制策略，该策略基于机器人的动力学模型，结合使用者的运动特性和环境条件，实现了机器人稳定、平滑、安全的协助使用者步行。（4）下肢助力机器人系统的实现：正在开发可穿戴下肢助力机器人的实际应用系统，并计划进行实验验证，评估其实用性和性能。四、未来工作计划（1）基于动力学模型的控制策略优化：针对控制策略中存在的问题和不足，进行进一步优化和改进，提高机器人运动的稳定性和安全性。（2）系统实验验证：完成基于系统实现的下肢助力机器人应用系统开发，并通过实验验证，评估机器人的性能和实用性。（3）系统集成优化：针对系统运行中出现的问题和需求，进行系统的集成优化和改进，提高机器人的性能和用户体验。（4）参加相关学术会议和交流活动，积极与业界开展合作，推广下肢助力机器人的应用和研究。