基于fuzzy-cmac的人体假肢系统智能控制方法研究.pdf

31 卷 1 期 中 国 生 物 医 学 工 程 学 报 Vol． 31 No． 1 2012 年2 月 Chinese Journal of Biomedical Engineering February 2012 基于Fuzzy-CMAC 的人体假肢系统智能控制方法研究 喻洪流1* 徐兆红1 卢博睿1 张定国2 1 ( 上海理工大学生物力学与康复工程研究所，上海 200093 ) 2 ( 上海交通大学机器人研究所，上海 200240 ) 摘 要:由于需要适应患者的参数个性化与步速变化，人体大腿假肢系统参数具有模型非线性与参数不确定性等 复杂系统特性，因此需要寻求有效的智能控制方法。 以一种自制的液压型智能大腿假肢结构为例，首先建立基于 非线性阻尼控制参数与人体髋关节力矩的人机动力学模型，根据智能假腿的复杂系统特性设计一种 PD-FCMAC 逆 动态复合控制模型，实现膝关节轨迹跟踪控制。 以所建立的假腿实验样机动力学模型为对象，对 PD-FCMAC 方法 进行实验仿真。实验结果表明，大腿假肢膝关节可以在约0. 5 s 时间内跟踪好目标曲线，具有良好的实时性与精度， 且获得的膝关节阻力矩结果与膝关节角度曲线的循环交变规律一致。 关键词:智能控制; 大腿假肢; 动力学模型; 模糊CMAC 控制器 中图分类号 R496 文献标志码 A 文章编号0258-8021 (2012)01-0083-05 Study on Intelligent Control of Human Body Prosthetic Leg Based on Fuzzy-CMAC YU Hong-Liu 1* XU Zhao-Hong1 LU Bo-Rui1 ZHANG Ding-Guo2 1 (Institute of Biomechanics and Rehabilitation Engineering ，University of Shanghai for Science and Technology ，Shanghai ，China) 2 (Robotic Institute ，Shanghai Jiaotong University ;Shanghai 200240 ，China) Abstract :To meet the need of parameter personalization and walking speed variance of patients ，leg prostheses have parameter systems with complex features including nonlinearity and parameter uncertainty ，however conventional mathematic models can not meet the demand for the actual control because the IPL knee torque is indirectly caused by the nonlinear damping at the knee joint． Hence intelligent prosthetic leg (IPL )system is required． In this work a dynamic model of self-made hydraulic IPL with the nonlinear damper c