基于氣動比例技術(shù)的下肢康復訓練機器人控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，我國逐漸步入老齡化社會，腦卒、中風和交通事故等引起的下肢受損的患者日漸增多。傳統(tǒng)的減重步態(tài)訓練治療方法需要康復理療師手動完成，工作強度高，從而制約康復訓練，影響康復效果。融合機器人學和康復醫(yī)學理論的下肢康復訓練機器人應(yīng)運而生，既可以協(xié)助患者康復訓練，鍛煉下肢肌肉，改善神經(jīng)系統(tǒng)損傷，恢復正常的行走能力，又可以保證訓練強度和時間，減輕理療師的勞動強度。目前下肢步態(tài)康復訓練機器人主要由電機驅(qū)動的，但價格昂貴，剛

2、性大，輕便性和柔性差，滿足不了康復訓練安全性和舒適性的要求。
　　結(jié)合氣體的可壓縮性、柔順性和安全性等特點，本文研究了一種基于氣動比例技術(shù)的下肢康復訓練機器人，其結(jié)構(gòu)簡單，功能完善，安全性高、柔順性和輕巧性好，既可以用于肢體損傷的患者做康復訓練，也可用于老年人的健身鍛煉。本文設(shè)計基于氣動比例技術(shù)的下肢康復訓練機器人總體方案，搭建減重支撐控制系統(tǒng)，外骨骼步態(tài)軌跡控制系統(tǒng)，和肌電信號儀的試驗平臺；運用 D-H參數(shù)法對外骨骼3個關(guān)節(jié)進行

3、運動學分析，建立人機與跑步機運動模型、氣動減重支撐控制系統(tǒng)模型和氣動比例控制系統(tǒng)的模型，驗證機構(gòu)的合理性，運用 Matlab軟件進行分析；基于計算機和西門子 PLC的控制平臺，通過比例閥驅(qū)動氣缸和人工肌肉，實現(xiàn)減重支撐和人體下肢步態(tài)行走的功能；運用 Step7軟件，結(jié)合數(shù)學模型的仿真分析，通過雙級 PID和步態(tài)軌跡自適應(yīng)算法實現(xiàn)被動控制和半主動控制，完成減重和步態(tài)康復訓練試驗，建立康復評價標準。
　　試驗表明：機器人運行平穩(wěn)，安全