下肢外骨骼康復機器人助力模式控制策略研究.pdf

1、本文以現代康復醫(yī)學理論，偏癱患者的下肢康復機理為理論基礎，針對腦卒中患者的肢體康復訓練問題，研究在康復訓練機器人的康復訓練下的康復作用和效果，而且將偏癱患者的整個康復過程劃分為四個階段，分別為下肢外骨骼康復機器人主動階段；下肢外骨骼康復機器人助力階段、偏癱患者主動；下肢外骨骼康復訓練機器人被動（跟隨訓練）階段和下肢外骨骼康復機器人抗阻階段。具體的研究內容如下：
　?。?）根據正常人的行走步態(tài)，分析人體的行走數據，分析患者下肢的康復

2、過程?；颊叩幕贾涍^康復訓練首先康復的是患肢的關節(jié)角度，其次是患肢的肌肉力量的恢復。所以患者康復訓練首先進行的是患肢角度的康復訓練，患者腿部肌肉力量的恢復過程需要外骨骼提供一定的助力，使這一階段的康復訓練既能訓練患者腿部的肌肉力量還要保證不對患肢造成二次的拉傷損害。
　?。?）由于人體腿部肌肉具有彈性的特點，建立人體的剛體模型顯然是不合理的。采用彈簧阻尼模型代替人體腿部模型，這樣可以最大限度的模仿人體腿部的特征，彈簧阻尼模型的建立

3、較好的代替了人體腿部的彈性特性。
　?。?）在患者進行助力康復訓練的階段，良好的控制方法是保證系統正常運行的基礎，目前處理力和位置控制的控制方法有力/位混合控制方法、自適應的控制方法、智能控制的方法和阻抗控制方法。分析每種控制方法的特點，比較每種控制方法的優(yōu)缺點，最終選擇了阻抗的控制方法，阻抗控制方法又分為基于力的阻抗控制方法和基于位置的阻抗控制方法，比較兩種控制方法的利弊，結合康復訓練的目的采用了基于位置的阻抗控制方法。

4、　　（4）基于位置的阻抗控制方法中，由于系統的摩擦，數學模型建立的準確程度等等一系列因素必然造成系統存在誤差，消除存在的模型誤差對控制系統是至關重要的，RBF神經網絡在消除模型誤差的問題上存在很大的優(yōu)勢，最終將兩種控制方法結合，設計了RBF神經網絡補償控制器。
　?。?）從理論上驗證了阻抗控制方法的穩(wěn)定性，通過仿真驗證控制器的穩(wěn)定性，利用Solidworks軟件和Matlab軟件聯合仿真，得到力控制的性能曲線，并對決定阻抗控制性能