TDE-BVC外骨骼步态控制器

无参数模型，即插即用

该控制器模仿生物粘弹性刚度来消除人体扰动，让外骨骼无需人机参数模型即可实现稳定、自适应的动态行走。

Dingkui, Tian · Li, Feng · Ming, Yang · Ziqiang, Chen · Li, Jinke · Yi, Zhengkun · 张立 · Wu, Xinyu

IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 2024

参数信息

变形估计误差显著性水平

<0.001

传感器数量

6

技术优势

无需人机参数模型

控制策略独立于人-外骨骼系统参数，避免了复杂建模过程，通过仅使用6轴力/力矩传感器即可估计变形，更适合个体差异和扰动变化。

动态行走更稳定

通过仿生粘弹性顺应控制消除冲击和外部扰动，使外骨骼紧密跟随参考步态，并利用李雅普诺夫定理证明其稳定性，在有界控制误差内实现稳健的自适应动态行走。

变形估计更精确

基于Transformer的端到端变形估计序列网络同时捕捉足部力/力矩与外骨骼变形之间的映射关系，显著提升估计精度，实验结果p<0.001验证了其有效性。

应用场景

• 外骨骼步态控制：无需精确建模即可自适应补偿扰动，实现稳定步态跟随。
• 人形机器人动态行走：通过仿生粘弹性顺应消除冲击，提高动态行走稳定性。
• 力控机器人：仅靠6轴力/力矩传感器即可实现精确变形估计与力交互控制。
• 可穿戴机器人：无需系统参数模型，即插即用地集成到不同穿戴者。