Wearable and untethered exoskeletons need to be designed to accommodate the user without issues regarding comfort or functionality. Subjects of pathological gait, in particular, can be especially sensitive to additional moments of inertia. Exoskeletons are commonly used by those who require assistance through medical rehabilitation but are also used in industrial and military applications.

One of the purposes of the study is finding the placement configuration of hardware modules which minimizes any negative effects of the exoskeleton driving unit on walking dynamics. The second purpose of the study is to evaluate the impact of an incorporated forgetting method on the control performance of proportional control with damping injection and iterative learning.

The additional moments of inertia affecting the wearer's center of mass was studied on a driving unit replicated from previous research using iterative placement simulations of individual modules on the lower back. Simulations were performed in SolidWorks using VBA macros and algorithmically searched through a backtracking algorithm. The optimal placement configuration of individual modules within the driving unit was then evaluated based on literature on the effects of moments of inertia on dynamics, stability, and balance when walking. The control performance with an incorporated forgetting method was compared to one without. The methods were implemented on the same replicated driving unit attached to a test rig that applied a quasistatic mechanical resistance. The accuracy of the method was evaluated using normalized RMSE against reference data describing the torque load on an ankle joint over time.

The optimal placement configuration was found to be the one that minimizes moment of inertia about the vertical axis. The controller performance evaluation showed statistically significant results that the inclusion of a forgetting method improves torque-following accuracy of proportional control and iterative learning control.

Bärbara och trådlösa exoskelett behöver vara designade för att tillmötesgå användare utan att orsaka problem runt komfort eller funktionalitet. Framför allt individer med patologisk gång kan vara särskilt känsliga för ökat tröghetsmoment som kroppen belastas med. Exoskelett används ofta av personer med behov av assistans genom sjukgymnastisk rehabilitering, men förekommer även i industriella och militära applikationer.

Ett av syftena med denna studie är att hitta den placering av hårdvarumoduler som minimerar negativa effekter som exoskelettets drivenhet har på gångdynamiken. Det andra syftet med studien är att utvärdera inverkan av en inbyggd glömskefunktion på styrprestandan av reglermetoden proportionerlig reglering med iterativ inlärningsstyrning.

Tröghetsmomenten som påverkar bärarens masscentrum undersöktes på en drivenhet replikerad från tidigare forskning med hjälp av iterativa placeringssimulationer av individuella moduler på ländryggen. Simulationerna utfördes i SolidWorks med VBA-skript och genomsöktes algoritmiskt med en backtracking-algoritm. Den optimala placeringskonfigurationen utvärderades sedan baserat på litteratur om hur tröghetsmoment påverkar balans, stabilitet, och dynamik under gång.

Reglermetoden med inbyggd glömskefunktion jämfördes mot en utan. Metoderna implementerades på samma replikerade drivenhet uppsatt i en testrigg som skapade ett kvasistatiskt mekaniskt motstånd. Noggrannheten av reglermetoden utvärderades med normaliserad RMSE mot referensdata beskrivande momentbelastning på en fotled över tid. Den optimala placeringskonfigurationen bedömdes vara den som minimerar tröghetsmomentet runt den vertikala axeln genom kroppen.

Utvärderingen av kontrollmetodens prestanda visade statistiskt signifikanta resultat på att inklusionen av en glömskefunktion förbättrar noggrannheten av proportionerlig reglering med iterativ inlärningsstyrning när den följer en momentkurva.