The objectives of this study were to implement force sensors on the feet of a bipedal robot and analyze their response at different conditions. The data will be used to design a control strategy for the robot. The powered joints of the robot are driven by linear motors. A force sensor circuit was made and calibrated with different kinds of weight. A trajectory generator and inverse kinematics calculator for the robot were made to control the robot walking movement in an open-loop manner. The force data were taken at a certain period of time when the robot was in a standing position. Experiments with external disturbances were also performed on the robot. The ZMP position and mass of the robot were calculated by using the data of force sensors. The force sensor circuit was reliable in taking and handling the data from the sensor although the noise from the motors of the robot was present. / <p>Validerat; 20111115 (anonymous)</p>

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos de adaptação do padrão de marcha com a utilização de redes neurais artificiais para uma órtese ativa para membros inferiores. Trajetórias estáveis são geradas durante o processo de otimização, considerando um gerador de trajetórias baseado no critério do ZMP (Zero Moment Point) e no modelo dinâmico do equipamento. Três redes neurais são usadas para diminuir o tempo de cálculo do modelo e da otimização do ZMP, e reproduzir o gerador de trajetórias analítico. A primeira rede aproxima a dinâmica do modelo fornecendo a variação de torque necessária para a realização do processo de otimização dos parâmetros de adaptação da marcha; a segunda rede trabalha no processo de otimização, fornecendo o parâmetro otimizado de acordo com a interação paciente-órtese; a terceira rede reproduz o gerador de trajetórias para um determinado intervalo de tempo do passo que pode ser repetido para qualquer quantidade de passos. Além disso, um controle do tipo torque calculado acrescido de um controle PD é usado para garantir que as trajetórias atuais estejam seguindo as trajetórias desejadas da órtese. O modelo dinâmico da órtese na sua configuração atual, com forças de interação incluídas, é usado para gerar resultados simulados. / This work deals with neural network-based gait-pattern adaptation algorithms for an active lower limbs orthosis. Stable trajectories are generated during the optimization process, considering a trajectory generator based on the Zero Moment Point criterion and on the dynamic model. Additionally, three neural network are used to decrease the time-consuming computation of the model and ZMP optimization and to reproduce the analitical trajectory generator. The first neural network approximates the dynamic model providing the necessary torque variation to gait adaptation parameters process; the second network works in the optimization procedure, giving the adapting parameter according to orthosis-patient interaction; and the third network replaces the trajectory generation for a stablished step time interval which can be reproduced any time during the walking. Also, a computed torque controller plus the PD controller is designed to guarantee the actual trajectories are following the orthosis desired trajectories. The dynamic model of the actual active orthosis, with interaction forces included, is used to generate simulation results.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos de adaptação do padrão de marcha com a utilização de redes neurais artificiais para uma órtese ativa para membros inferiores. Trajetórias estáveis são geradas durante o processo de otimização, considerando um gerador de trajetórias baseado no critério do ZMP (Zero Moment Point) e no modelo dinâmico do equipamento. Três redes neurais são usadas para diminuir o tempo de cálculo do modelo e da otimização do ZMP, e reproduzir o gerador de trajetórias analítico. A primeira rede aproxima a dinâmica do modelo fornecendo a variação de torque necessária para a realização do processo de otimização dos parâmetros de adaptação da marcha; a segunda rede trabalha no processo de otimização, fornecendo o parâmetro otimizado de acordo com a interação paciente-órtese; a terceira rede reproduz o gerador de trajetórias para um determinado intervalo de tempo do passo que pode ser repetido para qualquer quantidade de passos. Além disso, um controle do tipo torque calculado acrescido de um controle PD é usado para garantir que as trajetórias atuais estejam seguindo as trajetórias desejadas da órtese. O modelo dinâmico da órtese na sua configuração atual, com forças de interação incluídas, é usado para gerar resultados simulados. / This work deals with neural network-based gait-pattern adaptation algorithms for an active lower limbs orthosis. Stable trajectories are generated during the optimization process, considering a trajectory generator based on the Zero Moment Point criterion and on the dynamic model. Additionally, three neural network are used to decrease the time-consuming computation of the model and ZMP optimization and to reproduce the analitical trajectory generator. The first neural network approximates the dynamic model providing the necessary torque variation to gait adaptation parameters process; the second network works in the optimization procedure, giving the adapting parameter according to orthosis-patient interaction; and the third network replaces the trajectory generation for a stablished step time interval which can be reproduced any time during the walking. Also, a computed torque controller plus the PD controller is designed to guarantee the actual trajectories are following the orthosis desired trajectories. The dynamic model of the actual active orthosis, with interaction forces included, is used to generate simulation results.