基于意圖識別的康復(fù)機械臂的控制策略研究.pdf

1、隨著社會老齡化的加劇,加之腦血管疾病(中風(fēng))在老年人群中的高發(fā)病率,越來越多的老年人由于受到疾病的困擾而無法享受健康的美好生活。腦血管疾病(中風(fēng))一個潛在的嚴重危害是造成患者上肢運動功能的受損或偏癱,這給患者的日常生活帶來嚴重影響。同時,還有大量的老年人因為手臂肌肉力量的不足等原因同樣飽受難以實現(xiàn)日常生活自理的痛苦?？祻?fù)醫(yī)學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),針對此類患者早期介入康復(fù)訓(xùn)練并積極的發(fā)揮患者的運動意圖在康復(fù)訓(xùn)練中作用,可有效的提高其運動功能,減少神

2、經(jīng)功能缺損和合并癥的發(fā)生,并逐漸恢復(fù)健康。本文旨在提出一種以手臂運動意圖為指導(dǎo)的外骨骼康復(fù)機械臂的協(xié)同控制策略,充分發(fā)揮人的認知能力和機器人的智能協(xié)同輔助能力,幫助患者提高康復(fù)訓(xùn)練的效果。
　　本文首先根據(jù)手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計了一款3-DOF的外骨骼康復(fù)機械臂并對其做了詳細的運動學(xué)分析,同時提出了一種全新的人機接口裝置的設(shè)計方法。人機接口裝置利用貼片式 FSR傳感器采集手臂與外骨骼之間作用力信號來推斷手臂的運動意圖,雙殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計既保證

3、了患者穿戴的舒適性和安全性,同時也保證了壓力信號測量的準確性。此外,本文介紹了外骨骼康復(fù)機械臂的軟、硬件控制系統(tǒng)的搭建與設(shè)計方案。硬件部分的設(shè)計中搭建了機械臂的控制與驅(qū)動平臺,設(shè)計了基于 FSR傳感器精確測量壓力信號的方法。軟件部分的設(shè)計采用模塊化的設(shè)計理念,本文對軟件系統(tǒng)的主控系統(tǒng)、通信模塊等各個模塊的工作流程做了介紹。
　　在此基礎(chǔ)上,本文提出了一種手臂運動意圖的量化表示方法(IRD),并據(jù)此建立了IRD的變維數(shù)的狀態(tài)模型和觀