下肢康復外骨骼機器人助力控制的研究.pdf

1、　　下肢康復外骨骼機器人是最近比較熱門的研究領(lǐng)域之一,它所涉及的領(lǐng)域非常廣泛,包括機構(gòu)學、人機工程學、控制理論、傳感技術(shù)以及信號處理等諸多學科。本課題對人體下肢組成及其運動步態(tài)、下肢康復外骨骼機器人的結(jié)構(gòu)設計及其助力控制策略展開了研究,具體研究內(nèi)容如下：
　　闡述了腦卒中患病原理及康復機理,研究了人體下肢解剖學結(jié)構(gòu)及其運動步態(tài)和方式。根據(jù)人體下肢以及各關(guān)節(jié)運動所需的自由度,設計了一款下肢康復外骨骼機器人,其中包括腰帶的機構(gòu)、腿桿

2、及其調(diào)整部分的機構(gòu)和踝關(guān)節(jié)與腳底板的機構(gòu),共3個關(guān)節(jié),7個自由度。其中,髖關(guān)節(jié)3個自由度,膝關(guān)節(jié)1個自由度和踝關(guān)節(jié)3個自由度。為后續(xù)對外骨骼進行助力控制策略研究提供硬件支持。
　　對模糊控制與PID控制的基本原理進行了概述,并針對本課題建立了控制模型。利用MATLAB建立了模糊自適應PID控制器,并對建立的模糊自適應PID控制器與PID控制器進行分析。結(jié)合本課題提出利用針對位移與速度的雙模糊自適應PID控制策略。
　　利

3、用ADAMS與Proe建立人體穿戴下肢康復外骨骼機器人的簡易虛擬樣機。利用MATLAB與ADAMS建立聯(lián)合控制系統(tǒng),對人體在正常行走狀態(tài)下的助力控制進行仿真。結(jié)果表明,該控制策略在人體正常行走狀態(tài)下的助力效果比較明顯,基本實現(xiàn)了助力功能。
　　該課題的研究目標是設計一款適合各種體型患者穿戴的下肢康復外骨骼機器人,該款康復外骨骼機器人要求結(jié)構(gòu)簡單,穿戴方便,且價格便宜,能夠滿足大多數(shù)腦卒中患者的康復需求。在控制策略方面的研究目標是