Constraint-based intelligent control of a bilateral lower-limb exoskeleton.

Het doel van deze thesis is het ontwikkelen van een regelaar die geactueerde exoskeletten voor de onderste ledematen in staat stelt mensen, die zelf nog controle hebben over hun bewegingen, te assisteren in het dagelijks leven. Om ervoor te zorgen dat de mens de bewegingen controleert, moet model gebaseerde aansturing in eerste plaats de dynamica van het exoskelet compenseren. Deze aansturing vereist drie belangrijke stappen. Ten eerste heeft deze aansturing een goed dynamisch model van het exoskelet nodig. Om dit model in een zo kort mogelijke tijd te bepalen, wordt de excitatie opgelegd aan het exoskelet geoptimaliseerd om de maximale hoeveelheid informatie uit de metingen te krijgen. Ten tweede moet de inverse dynamica van het exoskelet in het geval van meerdere contacten met de omgeving. Hiertoe is een methode ontwikkeld om de grondreactiekrachten op de verschillende contactpunten te schatten steunend op complementaire energie. Deze schattingen van de grondreactiekrachten steunen veel meer op de fysische achtergrond omdat de stijfheid van de robot en de contacten in rekening wordt gebracht dankzij de energie. Ten derde heeft de modelgebaseerde regelaar nood aan informatie over de contacten met de grond en moet de regelaar voldoende snel kunnen reageren op de bewegingen van de mens. Hiertoe is een modelleringsprocedure ontwikkeld die helpt bij het ontwerp van de regelaars op verschillende niveaus en dit is rechtstreeks verbonden met de contactsituaties. Daarnaast is voorwaartse koppeling toegepast gebaseerd op de dynamische modellen om ervoor te zorgen dat de regelaar snel genoeg kan reageren op de onbekende bewegingen van de mens. Deze methodes en regelaars zijn gevalideerd met twee exoskeletten op mensen zonder beperking. Deze metingen toonden de werking van de modelgebaseerde regelaars aan doordat de spieractivaties en menskoppels gelijkaardig blijven tussen exoskelet met regelaar en zonder exoskelet.