下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人助力模式控制策略研究.pdf

1、本文以現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)理論，偏癱患者的下肢康復(fù)機(jī)理為理論基礎(chǔ)，針對(duì)腦卒中患者的肢體康復(fù)訓(xùn)練問(wèn)題，研究在康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的康復(fù)訓(xùn)練下的康復(fù)作用和效果，而且將偏癱患者的整個(gè)康復(fù)過(guò)程劃分為四個(gè)階段，分別為下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人主動(dòng)階段；下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人助力階段、偏癱患者主動(dòng)；下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人被動(dòng)（跟隨訓(xùn)練）階段和下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人抗阻階段。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)正常人的行走步態(tài)，分析人體的行走數(shù)據(jù)，分析患者下肢的康復(fù)

2、過(guò)程?；颊叩幕贾?jīng)過(guò)康復(fù)訓(xùn)練首先康復(fù)的是患肢的關(guān)節(jié)角度，其次是患肢的肌肉力量的恢復(fù)。所以患者康復(fù)訓(xùn)練首先進(jìn)行的是患肢角度的康復(fù)訓(xùn)練，患者腿部肌肉力量的恢復(fù)過(guò)程需要外骨骼提供一定的助力，使這一階段的康復(fù)訓(xùn)練既能訓(xùn)練患者腿部的肌肉力量還要保證不對(duì)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(diǎn)，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(jìn)行助力康復(fù)訓(xùn)練的階段，良好的控制方法是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，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(yīng)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(diǎn)，比較每種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，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(jié)合康復(fù)訓(xùn)練的目的采用了基于位置的阻抗控制方法。

4、　?。?）基于位置的阻抗控制方法中，由于系統(tǒng)的摩擦，數(shù)學(xué)模型建立的準(zhǔn)確程度等等一系列因素必然造成系統(tǒng)存在誤差，消除存在的模型誤差對(duì)控制系統(tǒng)是至關(guān)重要的，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在消除模型誤差的問(wèn)題上存在很大的優(yōu)勢(shì)，最終將兩種控制方法結(jié)合，設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制器。
　　（5）從理論上驗(yàn)證了阻抗控制方法的穩(wěn)定性，通過(guò)仿真驗(yàn)證控制器的穩(wěn)定性，利用Solidworks軟件和Matlab軟件聯(lián)合仿真，得到力控制的性能曲線，并對(duì)決定阻抗控制性能