In physical human–robot interaction environment, ankle joint muscle reflex control remains significant and promising in human bipedal stance. The reflex control mechanism contains rich information of human joint dynamic behavior, which is valuable in the application of real-time decoding motion intention. Thus, investigating the human muscle reflex mechanism is not only meaningful in human physiology study but also useful for the robotic system design in the field of human–robot physical interaction. In this paper, a specialized ankle joint muscle reflex control algorithm for human upright standing push-recovery is proposed. The proposed control algorithm is composed of a proportional-derivative (PD)-like controller and a positive force controller, which are employed to mimic the human muscle stretch reflex and muscle tendon force reflex, respectively. Reflex gains are regulated by muscle activation levels of contralateral ankle muscles. The proposed method was implemented on a self-designed series elastic robot ankle joint (SERAJ), where the series elastic actuator (SEA) has the potential to mimic human muscle–tendon unit (MTU). During the push-recovery experimental study, the surface electromyography (sEMG), ankle torque, body sway angle, and velocity of each subject were recorded in the case where the SERAJ was unilaterally kneed on each subject. The experimental results indicate that the proposed muscle reflex control method can easily realize upright standing push-recovery behavior, which is analogous to the original human behavior.

在人机交互的物理环境中，脚踝关节肌肉反射控制仍然很重要，并且在人的双足姿势中很有前途。反射控制机制包含丰富的人体关节动态行为信息，对实时解码运动意图的应用具有重要的参考价值。因此，研究人体的肌肉反射机制不仅在人体生理学研究中具有重要意义，而且对于人体与机器​​人之间的物理相互作用领域中的机器人系统设计也非常有用。本文提出了一种用于人体直立站立推举恢复的专用踝关节肌肉反射控制算法。拟议的控制算法由类似于比例微分（PD）的控制器和正向力控制器组成，用于模拟人的肌肉拉伸反射和肌肉腱力反射，分别。反射增益受对侧踝部肌肉的肌肉激活水平调节。该方法在自行设计的串联弹性机器人脚踝关节（SERAJ）上实现，串联弹性致动器（SEA）具有模仿人体肌肉-肌腱单元（MTU）的潜力。在推动恢复实验研究中，记录了SERAJ单侧跪在每个对象上的情况下的表面肌电图（sEMG），踝关节扭力，身体摇摆角度和每个对象的速度。实验结果表明，提出的肌肉反射控制方法可以轻松实现直立站立的推举恢复行为，这与人类的原始行为类似。该方法在自行设计的串联弹性机器人脚踝关节（SERAJ）上实现，串联弹性致动器（SEA）具有模仿人体肌肉-肌腱单元（MTU）的潜力。在推动恢复实验研究中，记录了SERAJ单侧跪在每个对象上的情况下的表面肌电图（sEMG），踝关节扭力，身体摇摆角度和每个对象的速度。实验结果表明，提出的肌肉反射控制方法可以轻松实现直立站立的推举恢复行为，这与人类的原始行为类似。该方法在自行设计的串联弹性机器人脚踝关节（SERAJ）上实现，串联弹性致动器（SEA）具有模仿人体肌肉-肌腱单元（MTU）的潜力。在推动恢复实验研究中，记录了SERAJ单侧跪在每个对象上的情况下的表面肌电图（sEMG），踝关节扭力，身体摇摆角度和每个对象的速度。实验结果表明，提出的肌肉反射控制方法可以轻松实现直立站立的推举恢复行为，这与人类的原始行为类似。在将SERAJ单侧跪在每个受试者上的情况下，记录每个受试者的身体摇摆角度和速度。实验结果表明，提出的肌肉反射控制方法可以轻松实现直立站立的推举恢复行为，这与人类的原始行为类似。在将SERAJ单侧跪在每个受试者上的情况下，记录每个受试者的身体摇摆角度和速度。实验结果表明，提出的肌肉反射控制方法可以轻松实现直立站立的推举恢复行为，这与人类的原始行为类似。