腿康復機器人主被動控制及實驗研究.pdf

1、康復機器人在近年來得到了快速的發(fā)展,已得到國內(nèi)外研究人員的重視,成為人們關(guān)注的熱點,其用于幫助老年人及肢體運動功能障礙的患者進行康復訓練,恢復肢體功能,具有廣泛的研究價值和市場前景。積極有效的康復訓練控制策略是康復機器人的難點之一,因此,本課題的研究更具有實際應用意義。
　　 本課題的主要內(nèi)容是針對腿康復機器人進行了主被動控制及實驗研究。結(jié)合國內(nèi)外下肢康復機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和應用情況,確定了腿康復機器人的總體方案。設計了肌肉痙攣和

2、足底力檢測裝置。提出了被動控制和主被動控制策略,并進行了相關(guān)的實驗研究。主要內(nèi)容如下:
　　 確定了機器人的總體方案。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部分由髖膝關(guān)節(jié)訓練機構(gòu)和踝關(guān)節(jié)訓練機構(gòu)組成。系統(tǒng)的控制部分包括機器人的控制策略、系統(tǒng)的軟件和硬件。建立了基于PC機和單片機的上、下位機控制系統(tǒng)。利用stateflow工具實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的邏輯建模。
　　 設計了肌肉痙攣檢測系統(tǒng)和足底力檢測系統(tǒng)。根據(jù)肌肉痙攣檢測原理,設計了肌肉痙攣檢測裝置,包括傳

3、感器的結(jié)構(gòu)設計和控制電路的設計。對正常人行走時的肌肉壓力變化進行了實驗分析,驗證了利用肌肉痙攣檢測裝置檢測患者肌肉痙攣的可行性。通過分析足底力檢測裝置的檢測原理,設計了足底力檢測裝置和信號調(diào)理電路。通過實驗對足底力傳感器進行了標定。
　　 分別對機器人和人體進行了運動學分析。實現(xiàn)了腿康復機器人的軌跡跟蹤控制,對控制系統(tǒng)參數(shù)進行了優(yōu)化,通過軌跡跟蹤實驗驗證了軌跡跟蹤控制理論的可行性。并在腿康復機器人控制系統(tǒng)中加入了力反饋,采用了柔