Modeling and position control of a therapeutic exoskeleton targeting upper extremity rehabilitation

外骨骼 计算机科学 康复 物理医学与康复 动力外骨骼 职位(财务) 控制理论(社会学)
作者
Qingcong Wu,Xingsong Wang,Fengpo Du,Ruru Xi
出处
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science [SAGE]
卷期号:231 (23): 0954406216668204- 被引量:14
标识
DOI:10.1177/0954406216668204
摘要

The applications of robotics and automation technology to the therapies of neuromuscular and orthopedic impairments have received increasing attention due to their promising prospects. In this paper, we present an actuated upper extremity exoskeleton aimed to facilitate the rehabilitation training of the disable patients. A modified sliding mode control strategy incorporating a proportional-integral-derivative sliding surface and a fuzzy hitting control law is developed to ensure robust and optimal position control performance. Dynamic modeling of the exoskeleton as well as the human arm is presented and then applied to the development of the fuzzy sliding mode control algorithm. A theoretical proof of the stability and convergence of the closed-loop system is presented using the Lyapunov theorem. Three typical real-time position control experiments are conducted with the aim of evaluating the effectiveness of the proposed control scheme. The performances of the fuzzy sliding mode control algorithm are co...
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