一种外骨骼泵阀联合控制装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种外骨骼泵阀联合控制装置及控制方法。一种外骨骼泵阀联合控制装置，包括传感器装置，还包括设置在外骨骼髋部的伺服电机、液压定量泵、伺服阀和连接外骨骼大小腿的液压缸；所述液压定量泵通过联轴器与伺服电机连接，所述伺服阀与所述液压定量泵连接，所述液压缸与所述伺服阀连接；所述伺服电机转动带动所述液压定量泵单向旋转，通过控制伺服电机转速调节所述液压定量泵的输出流量，控制所述伺服电机扭矩调节所述液压定量泵输出压力，所述伺服阀通过节流，控制所述液压缸的收缩以满足外骨骼适应人体膝关节运动。本发明的技术方案在负重携行情况下实现人机耦合位姿随动控制，并实现液压动力系统的节能控制。

主权项

一种外骨骼泵阀联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：根据四只脚底压力传感器、五个模式按钮、一只右膝关节压力传感器信息进行融合判断当前人体5种典型动作模式的控制任务调度逻辑，实现人机携行过程中站立、行走、单腿跪地、单腿起立、双腿蹲几种动作模式之间的正常切换控制；第二步：依据样机在不同负重条件下携行试验，设计电机期望扭矩指令；依据不同动作模式下所需的液压输出流量试验，设计各动作模式下电机期望转速指令；依据人在触地阶段地面垂直反力的变化特性，设计液压缸期望压力指令；这三种指令作为外骨骼泵阀联合控制方法的参考输入；第三步：采用伺服电机驱动液压定量泵；对电机转速同时进行扭矩伺服和转速调节控制；电机转速在给定范围内时，通过控制电机电流实现电机的扭矩伺服控制；当电机转速超过一定的上下限后，通过控制伺服电机电压实现电机的转速调节控制；第四步：伺服阀控制液压缸进行压力伺服控制，所述压力伺服控制具体是通过设置在液压缸入口处的两只流体压力传感器，测量液压缸实际压力，与不同动作模式和不同负重条件下的期望压力进行偏差控制，实现液压缸压力伺服。