程世浩
亮点 关于 精选工作 经历 每一步背后的工程 里程碑 教育与奖项 联系 全部项目
科研

面向连续运动控制的转换运动学模型

一个统一的转换运动学模型，将步行、楼梯运动和步行–楼梯转换表达为稳态运动的凸组合，为后续连续运动控制提供基础。

IEEE TMRB 2022 运动学建模 连续过渡 生物力学 主动式假肢
TMRB 2022 论文
后续：连续阻抗控制（TNSRE 2026）→
转换运动学模型的概念构建（TMRB 2022）
转换运动学示意图通过 alpha 混合公式连接稳态楼梯与步行模型，用于步行到楼梯和楼梯到步行转换。 Adapted from Cheng et al., IEEE TMRB 2022. © 2022 IEEE.
问题与贡献

很多可穿戴机器人在稳态运动中表现尚可，真正困难的是转换瞬间；这项工作把步行–楼梯转换作为需要建模的一类运动，而不只是两个稳态之间的空隙。

我的角色

我开发了转换运动学建模方法，用统一的连续框架描述步行、楼梯和步行–楼梯转换。

挑战

步行与楼梯之间的离散模式切换容易出现时序误差，导致过渡突兀、体验不适。

贡献

连接步行、楼梯运动和步行–楼梯转换的凸组合运动模型。

本研究于密歇根大学 LocoLab 开展，导师为 Robert D. Gregg 教授。

模型分解
  1. 1 稳态基元 将步行与楼梯运动学作为参考基元采集。
  2. 2 凸组合 以基元的加权组合表示中间过渡运动。
  3. 3 转换运动学 一个连续可微模型贯通步行、楼梯与转换。
佐证
步行/楼梯/转换统一模型
建模
平滑可微的轨迹
连续性
为后续控制器奠基
基础

图示

连续转换轨迹重建演示（TMRB 2022）
八种跨腿步行-楼梯转换案例，配有假肢使用者示意、台阶高度偏移和转换相位路径。 Adapted from Cheng et al., IEEE TMRB 2022. © 2022 IEEE.
跨步态模式的转换运动学验证（TMRB 2022）
35 度步行到楼梯转换中的髋关节轨迹图，对比步行、楼梯和混合转换曲线随步态百分比的变化。 Adapted from Cheng et al., IEEE TMRB 2022. © 2022 IEEE.

技术栈

生物力学建模 凸组合 轨迹平滑 连续过渡框架 运动学验证
更多相关工作
查看全部项目 →
tnsre2024_exp 控制 连续运动转换的相位变量控制 如果控制器依赖一次完美的模式切换，步行–楼梯转换会非常脆弱；这项工作让转换过程连续、平滑，并降低对时序误差的敏感性。 查看项目 → tnsre2026_gagraphic 控制 面向可穿戴运动辅助的连续阻抗控制 平滑摆动轨迹还不够；在支撑阶段，机器人也必须提供合适的支撑，因此这项工作把连续运动转换控制扩展到承重时的阻抗行为。 查看项目 →
← 返回全部项目 精选项目