下肢康復(fù)機器人控制系統(tǒng)及控制策略研究.pdf

1、隨著自然災(zāi)害的頻發(fā)和老齡化程度的加劇，我國存在大量的下肢運動功能障礙病人，對于康復(fù)機器人有著迫切的需求。在這樣的背景下，針對本課題組設(shè)計的下肢康復(fù)機器人，本文進行了控制系統(tǒng)、變工作空間軌跡規(guī)劃、控制策略以及實驗四個方面的研究。
　　首先，為了提高下肢康復(fù)機器人的安全性，設(shè)計了電氣、軟件兩重安全限位。從康復(fù)機器人實際需求出發(fā)，搭建了功能全面的硬件系統(tǒng)。設(shè)計了集多種模式康復(fù)訓(xùn)練、病人信息管理、用戶信息管理等功能于一體的軟件系統(tǒng)。經(jīng)過對

2、下肢康復(fù)機器人的整改，使其通過了電磁兼容測試。
　　其次，以病人大小腿腿長、關(guān)節(jié)活動范圍為變量，對變工作空間進行了求解，設(shè)計了圓周、直線兩種系統(tǒng)軌跡。為滿足個別病人對訓(xùn)練軌跡的特殊要求，設(shè)計了圖形示教模式，可以繪制圓周、直線、任意曲線軌跡。為了平穩(wěn)地實現(xiàn)訓(xùn)練軌跡，對位移、速度、加速度進行了多項式插值。
　　再次，設(shè)計了被動訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、主動訓(xùn)練三種訓(xùn)練方法。將阻抗控制策略應(yīng)用于被動訓(xùn)練中，當(dāng)病人作用力突變時，能夠提高下肢康

3、復(fù)機器人的柔順性，對病人進行保護。在助力訓(xùn)練中，以阻抗模型為基礎(chǔ)，設(shè)計了輔助力，達到了針對不同病人給予不同輔助力的目的。主動訓(xùn)練時，下肢康復(fù)機器人利用沙土模型模擬沙土環(huán)境，使病人能夠感受不同硬度的沙土環(huán)境。并對三種訓(xùn)練方法分別進行了仿真，分析了對應(yīng)控制策略中參數(shù)的影響。
　　最后，進行了下肢康復(fù)機器人實驗研究?；A(chǔ)實驗部分進行了扭矩傳感器濾波、重力參數(shù)計算、腿長計算實驗。控制策略實驗部分進行了被動訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、主動訓(xùn)練實驗，對相