基于模糊PID控制的下肢康復機器人控制系統(tǒng)設計.pdf

1、　　由于偏癱或其它原因引起的下肢患有殘疾并需要康復的人群在迅速的增長，如何實施有效的康復訓練已經(jīng)成為整個社會所關(guān)注的一個重要問題。隨著科學技術(shù)的不斷進步，人們將日益成熟的機器人技術(shù)與傳統(tǒng)的康復治療方法結(jié)合起來研發(fā)設計了下肢康復機器人，使之能夠代替康復醫(yī)師完成康復訓練，同時由于機器人不知疲倦的特點，大大增加了患者進行康復訓練的時間。本課題主要是依據(jù)人體的正常步態(tài)設計了一款下肢康復機器人，并對康復訓練控制系統(tǒng)進行了初步實現(xiàn)，經(jīng)過仿真實驗后使

2、之更具有實際的應用意義。
　　本文首先對國內(nèi)外的下肢康復機器人的發(fā)展狀況進行了詳盡的研究，并且分析了目前康復機器人的控制方法。在以實現(xiàn)康復訓練為目標的前提下設計了整體的控制系統(tǒng)框架，明確了所要研究的主要方向，為下一步具體實施做基礎。
　　分析所設計的下肢康復機器人，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的設計計算動力參數(shù)，選用無刷直流電機作為整個控制系統(tǒng)的驅(qū)動源。建立無刷直流電機的數(shù)學模型，采用 PID 速度調(diào)節(jié)控制方法，在 MATLAB/Simu

3、link 仿真環(huán)境中利用參數(shù)整定的規(guī)律設計了 PID 控制器。在SimMechanics 環(huán)境中建立下肢康復機器人的機構(gòu)仿真模型，分析人體下肢各環(huán)節(jié)的參數(shù)，將人體下肢做為一部分加入到已有的機器人機構(gòu)模型中，建立人機模型。為控制策略的仿真做基礎。
　　分析機構(gòu)的負載對整個控制系統(tǒng)的影響，在已建立好的 PID 控制器的基礎上又設計了一種模糊 PID 控制方法。經(jīng)過理論研究及仿真設計，確定了模糊 PID 控制器的控制參數(shù)。經(jīng)過與常規(guī)