基于中樞模式發(fā)生器原理的減重康復(fù)訓(xùn)練機器人的研究.pdf

1、康復(fù)訓(xùn)練機器人可以針對癱瘓患者下肢進行行走功能訓(xùn)練，現(xiàn)在已經(jīng)開始逐漸走向臨床應(yīng)用。這種康復(fù)機器人的目的在于實現(xiàn)患者的康復(fù)性訓(xùn)練，使患者的各種運動功能得到康復(fù)。目前下肢康復(fù)機器人大多采用傳統(tǒng)的控制方法，智能化方面還有待提高。外骨骼機構(gòu)在舒適性、人性化和安全性方面也有很多改進和提升的空間。以此為研究動機，本文設(shè)計了一款新型的下肢外骨骼機器人康復(fù)系統(tǒng)，在機械結(jié)構(gòu)上引入了新的設(shè)計原理，在控制算法上引入了仿生控制機制—中樞模式發(fā)生器。本文的主要研

2、究內(nèi)容包括以下三個部分：
　　1．仿生控制算法的研究：研究中樞模式發(fā)生器（CPG）的原理以及實現(xiàn)方式。構(gòu)建了CPG的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對CPG的方程組進行分析，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中對CPG的特性進行仿真研究，探索關(guān)鍵參數(shù)對CPG節(jié)律運動輸出信號的影響。并分析了CPG控制的優(yōu)缺點以及CPG在下肢外骨骼系統(tǒng)中作為控制器的功用。
　　2．下肢外骨骼的設(shè)計：主要設(shè)計左右腿驅(qū)動機構(gòu)，人重心及腿間距調(diào)整機構(gòu)

3、，高度調(diào)整機構(gòu)以及系統(tǒng)支架。使用ANSYS軟件的有限元對主要部件進行了校核分析。利用ADAMS和MATLAB軟件聯(lián)合仿真，并對CPG控制下的機構(gòu)進行動態(tài)分析。
　　3．實驗樣機系統(tǒng)的實現(xiàn)：主要完成了機器人外骨骼機構(gòu)的加工，電機的選型與調(diào)試，硬件通訊與控制電路設(shè)計，上位機和下位機軟件控制程序的編寫以及人機界面的設(shè)計。最后，樣機系統(tǒng)在三位健康的受試者上進行了測試。
　　本文研發(fā)了一款新型的下肢機器人外骨骼康復(fù)系統(tǒng)，控制器采用了仿