基于神经网络滑模控制器的外骨骼机器人力矩控制器设计*

刘建华， 夏志刚， 周贤钢， 黄晓冠， 龚高成， 吴诗杰， 丁 磊， 吴康兵

(1. 湖北中烟工业有限责任公司，湖北 武汉 430040；2.湖北新业烟草薄片开发有限公司，湖北 武汉 430050；3.重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室，湖北 武汉 430040；4. 武汉纺织大学，湖北 武汉 430200；5. 华中科技大学，湖北 武汉 430074)

0 引言

外骨骼机器人作为穿戴在单兵身体上的伴随式智能装备系统，辅助单兵承重助力及负重机动，有效提升单兵的持久耐力、超强机动能力、携行承载能力和快速机动能力，能减轻士兵的身体负担并提高其生理机能，在单兵行军作战、边防巡逻保障等领域具有广泛的军事需求.目前国内外的外骨骼机器人主要依赖液压伺服系统进行驱动，主要是由于其具备体积小、重量轻、快速响应等特点，能够主动、敏捷和精准地跟踪控制信号变化[1-3].液压伺服系统性能优越，蓬勃发展的外骨骼机器人技术也大量运用液压伺服系统实现对机器人的运动控制[4].

液压伺服系统存在很多非线性因素，比如内部泄露、滞环、信号时变、液压压缩性等，导致其数学建模极其困难[5].同时，外部的温度变化和液压系统内部的气泡也会造成系统参数的变化，精确的数学建模需将这些情况全部考虑.根据控制目标的不同，液压伺服系统的控制可分为位置控制[6-9]、速度控制[10]和力/力矩控制[11-12].本文主要研究液压伺服系统的力矩控制，其对控制精度、稳定性和鲁棒性有相当高的要求.

传统的PID控制器设计简单，易于实现……