下肢康复机器人动力学建模约束违约抑制

作者：徐亚茹; 李克鸿; 刘佳; 刘荣; 张建成^*

来源：北京航空航天大学学报, 2022, 48(04): 609-619.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0628

• U-K理论
• 约束违约
• Baumgarte约束违约稳定法(BSM)
• Baumgarte参数
• 下肢康复机器人

U-K理论为获得约束多体系统的解析动力学方程提供了新的理念，但由于数值近似和截断误差等因素的影响，动力学方程在位置和速度层面上存在约束违约。Baumgarte约束违约稳定法(BSM)通过约束修正得到稳定的动力学方程。然而，Baumgarte参数的选择通常涉及一个试错过程，可能会出现失效的仿真结果。为此，利用经典的四阶Runge-Kutta法研究了Baumgarte参数选取问题，创建了基于BSM修正后的U-K理论的机器人系统解析动力学方程。以下肢康复机器人为研究对象仿真分析，结果表明：利用所提方法可以有效抑制约束违约，关节角度误差控制在-5×10-3(°)～5×10-3(°)范围内；关节角速度误差控制在-2×10-4～2×10-4 rad/s范围内；机器人末端执行器运行轨迹能够很好地贴近系统预定的目标。

• 单位
  石家庄学院; 北京航空航天大学