Desarrollo del exoesqueleto biomimético de rodilla y control por modo deslizante con aprendizaje iterativo

Yi LONG ,  

Ning CHEN ,  

Zhibin CAI ,  

Hexiao GUO ,  

Yutian CHI ,  

Wei DONG ,  

Abstract

Se presenta un nuevo exoesqueleto de rodilla que tiene como objetivo proporcionar par asistido a la articulación de la rodilla y promover la rehabilitación postoperatoria. Inspirado en la estructura anatómica de la articulación de la rodilla humana, este exoesqueleto utiliza una estructura biomimética que fusiona el "eje de rotación óptimo" con la trayectoria del centro instantáneo de rotación, aliviando eficazmente la desalineación cinemática de la articulación y proporcionando al usuario una experiencia de uso más cómoda. Además, el exoesqueleto de rodilla integra un sistema de accionamiento de alineación altamente integrado. Este sistema de accionamiento puede proporcionar un par continuo de 18 N·m y un par máximo de 45 N·m, suficiente para satisfacer las necesidades diarias de marcha del paciente. Desde el punto de vista del control, se propone una estrategia de control por modo deslizante unificado basada en el control de aprendizaje iterativo para mantener una alta precisión de seguimiento. Mediante la actualización continua de la entrada de control durante ciclos de marcha continuos, el sistema logra un seguimiento preciso de la trayectoria del movimiento de la rodilla. Los resultados experimentales muestran que la estructura articular biomimética diseñada resuelve eficazmente el problema de desalineación articular humana. Además, durante el proceso de caminata colaborativa hombre-máquina, esta estrategia de control cooperativo muestra una excelente precisión en estado estacionario y robustez transitoria en el seguimiento de la trayectoria.

Keywords

desalineación hombre-máquina; exoesqueleto de rodilla; control por modo deslizante; control por aprendizaje iterativo

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