Adaptive Regelung eines Gangrehabilitationsroboters unter Berücksichtigung von Reibung
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Karsten Harder
Karsten Harder hat sich während seiner Masterarbeit mit der adaptiven Regelung des Gangrehabilationsroboters MoreGait II beschäftigt. Seit Dezember 2014 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik und forscht auf dem Gebiet modellprädiktiver Regelungen für Dieselmotoren.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
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Thomas Specker
Thomas Specker war bis März 2015 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Seine Arbeitsgebiete umfassten die leistungsbasierte Modellierung von Reibungs- und Kontaktprozessen sowie die Modellierung und Regelung mechatronischer Systeme. Seit Mai 2015 ist er Forschungsingenieur bei der Robert Bosch GmbH in Renningen.
Robert Bosch GmbH, Zentralbereich Forschung und Vorausentwicklung, Robert-Bosch-Campus 1, D-71272 Renningen
Klaus Dietmayer ist Direktor des Instituts für Mess-, Regel- und Mikrotechnik an der Universität Ulm und Leiter des driveU. Seine Forschungsinteressen umfassen u.a. automatsiertes Fahren, Informationsfusion, Klassifikationsmethoden, stochastische Filter- und Trackingverfahren, Signalverarbeitung sowie Modellierung und Regelung praktischer Systeme.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
Michael Buchholz ist Oberingenieur am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Seine Hauptarbeitsgebiete sind Systemidentifikation, Modellbildung und Diagnose in den Anwendungsfeldern Elektromobilität, mechatronische Systeme und Medizintechnik.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
Zusammenfassung
Zur Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit, beispielsweise nach Verletzungen des Rückenmarks, werden bei der Rehabilitation verstärkt Therapieroboter eingesetzt. In diesem Beitrag wird die Regelung eines Gangrehabilitationsroboter mittels adaptiver Folgereglung vorgestellt. Ziel ist die Einregelung einer Gangtrajektorie unabhängig von den Einflüssen des Patienten durch die zusätzliche Masse oder aufgebrachte Kräfte beim Training. Darüber hinaus treten dominante, variierende Reibungseffekte in den Antrieben des Roboters auf, die ebenfalls kompensiert werden müssen. Die Evaluation des Verfahrens anhand von Messungen an einem Prototyp des Roboters zeigt, dass bereits nach kurzer Einschwingzeit der Adaption eine sehr gute Trajektorienfolge erzielt wird.
Abstract
Rehabilitation of patients with neurologic injuries is supported by robots. In this contribution, an adaptive trajectory controller for such a gait rehabilitation robot is presented. To achieve a pre-defined gait trajectory, the control algorithm has to adapt to the patient, e. g. the mass of the legs or the applied forces. Additionally, dominant varying friction effects in the robot's actuation have to be taken into account. The evaluation of the proposed method on measurements obtained from the robot's prototype shows that very good control results are achieved already after a short settling time of the adaptive controller.
Über die Autoren
Karsten Harder hat sich während seiner Masterarbeit mit der adaptiven Regelung des Gangrehabilationsroboters MoreGait II beschäftigt. Seit Dezember 2014 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik und forscht auf dem Gebiet modellprädiktiver Regelungen für Dieselmotoren.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
Thomas Specker war bis März 2015 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Seine Arbeitsgebiete umfassten die leistungsbasierte Modellierung von Reibungs- und Kontaktprozessen sowie die Modellierung und Regelung mechatronischer Systeme. Seit Mai 2015 ist er Forschungsingenieur bei der Robert Bosch GmbH in Renningen.
Robert Bosch GmbH, Zentralbereich Forschung und Vorausentwicklung, Robert-Bosch-Campus 1, D-71272 Renningen
Klaus Dietmayer ist Direktor des Instituts für Mess-, Regel- und Mikrotechnik an der Universität Ulm und Leiter des driveU. Seine Forschungsinteressen umfassen u.a. automatsiertes Fahren, Informationsfusion, Klassifikationsmethoden, stochastische Filter- und Trackingverfahren, Signalverarbeitung sowie Modellierung und Regelung praktischer Systeme.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
Michael Buchholz ist Oberingenieur am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm. Seine Hauptarbeitsgebiete sind Systemidentifikation, Modellbildung und Diagnose in den Anwendungsfeldern Elektromobilität, mechatronische Systeme und Medizintechnik.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, D-89081 Ulm
Danksagung
Die Arbeit wurde vom BMWi im Rahmen eines ZIM-Projekts unter dem Förderkennzeichen KF2648502NT1 gefördert.
©2016 Walter de Gruyter Berlin/Boston
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Methoden
- Cross-disciplinary engineering with AutomationML and SysML
- Zur regelungsorientierten Identifikation und driftkompensierenden Takagi-Sugeno-Fuzzy-Regelung
- Anwendungen
- Nichtlineare Spurführung benutzerdefinierter Punkte an der Fahrzeugfront
- Modellbildung und Vergleich von linearen und nichtlinearen Regelungskonzepten für Drei-Wege-Abgaskatalysatoren
- Adaptive Regelung eines Gangrehabilitationsroboters unter Berücksichtigung von Reibung
- Modeling techniques as applied to generating tool-independent automation projects
- Forum
- Bericht vom 50. Regelungstechnischen Kolloquium Boppard 2016
- Poesie und Nonsens beim 50sten
- Mitteilungen
- Konferenz ML4CPS – Machine Learning for Cyber Physical Systems and Industry 4.0 (29./30.9.2016 in Karlsruhe, Fraunhofer IOSB)
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