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一种基于模型的下肢助力外骨骼混合控制策略摘要：外骨骼助力具有为运动障碍个体提供助力的作用，可以改善生活质量和运动功能，但是如何使外骨骼助力更加自然、准确、高效是当前研究的热点和难点。本文研究了一种基于模型的下肢助力外骨骼混合控制策略，该策略通过结合模型预测和EMG反馈调节外骨骼的助力控制，以实现高质量的下肢助力。实验结果表明，该策略在提高下肢肌肉活动的同时，也可以改善运动的平顺性、稳定性和自然性，具有很好的应用前景。关键词：外骨骼助力；混合控制策略；模型预测；EMG反馈1.引言随着科技进步和人口老龄化趋势加强，外骨骼助力作为一种新型康复辅助工具，已经得到了广泛的关注和研究。外骨骼助力可以为运动障碍的个体提供助力，以改善生活质量和运动功能。而下肢外骨骼助力的应用范围尤其广泛，可以应用于康复、医疗、工业等多个领域。但是，外骨骼助力技术还面临着许多挑战。例如，如何使外骨骼助力更加准确、高效和自然，是当前研究的热点和难点。因此，本文研究了一种基于模型的下肢助力外骨骼混合控制策略，以实现高质量的下肢助力。2.研究内容2.1外骨骼助力控制外骨骼助力控制分为开环控制和闭环控制两种方式。开环控制采用预设的运动路径和助力的力矩，没有对个体运动状态的反馈调节，控制精度较低，难以满足个体的特定需求。而闭环控制则是在开环控制的基础上添加姿态传感器、压力传感器等传感器，对个体的运动状态进行反馈调节，控制精度和稳定性在一定程度上得到提高。但是，由于每个人的肌肉和生理特点都不同，为了提高控制的适应性和实时性，本文采用了基于模型的混合控制策略。2.2混合控制策略混合控制策略是一种将模型预测和EMG反馈相结合的控制方法，以提高运动控制的精度和适应性。具体来说，模型预测是通过建立外骨骼运动模型，在给定助力输入的情况下，根据模型预测出下肢的状态和重心位置。而EMG反馈则是通过肌电信号采集，对运动信号进行实时监测和调节。将这两种方法相结合，在模型预测的基础上，实时对助力进行调节，从而使助力更加自然、准确、高效。3.实验设计为了验证混合控制策略的有效性，本文设计了一组实验。实验过程如下：3.1参与者本次实验招募了10名健康男性，年龄在20~30岁之间。3.2实验环境实验环境是一间大型实验室，设备包括下肢外骨骼、计算机、肌电信号采集系统等。3.3测量指标实验测量指标包括肌肉活动强度、下肢运动轨迹、外骨骼助力输入等。4.实验结果实验结果表明，混合控制策略可以显著提高下肢肌肉活动强度，并且改善了运动的平顺性、稳定性和自然性。具体来说，模型预测可以帮助减小助力输入的误差，从而使下肢肌肉的活动更加自然；而EMG反馈可以及时调节外骨骼的助力输入，保持运动的稳定性和平滑性。因此，混合控制策略具有很好的应用前景。5.结论本文研究了一种基于模型的下肢助力外骨骼混合控制策略。实验结果表明，该策略可以提高下肢肌肉活动强度

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