智能助行機器人及其運動控制研究.pdf

1、隨著我國進入老齡化社會，各種老年病患者人數(shù)逐年增加，護理資源變得相對稀缺。醫(yī)學(xué)理論和實踐證明，科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練方法和輔助設(shè)備能夠幫助老年人和殘障人士提高身體素質(zhì)以及恢復(fù)身體機能。為支援、改善老年人和下肢功能障礙人群的日常行走輔助需求，助行用下肢康復(fù)機器人已成為國內(nèi)外機器人與康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。我國的康復(fù)機器人研發(fā)起步較晚，水平偏低，成果較少，且大多不適用于老年人，康復(fù)機器人的研究與開發(fā)成為當前社會的迫切需要。
　　本文設(shè)計開發(fā)了

2、一款基于力傳感器陣列和傾角傳感器的智能下肢康復(fù)助行機器人，主要用于幫助老年人和下肢功能障礙者助力行走以及輔助康復(fù)訓(xùn)練。首先，本文在綜述了國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上提出了智能助行機器人的研究方案。然后從整機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，介紹了安全性、穩(wěn)定性與靈活性兼具的助行機器人的整機結(jié)構(gòu)以及人機力交互接口的詳細設(shè)計。接著詳細介紹了助行機器人感知系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)（包括軟件、硬件和通信協(xié)議等）。在控制算法層面，本文首先進行了人體運動意圖的建模推導(dǎo)，然后在人

3、機交互力控制中導(dǎo)納控制模型上，進行了變阻尼導(dǎo)納控制的研究。同時，引入了斜坡重力補償算法，以增強助行機器人系統(tǒng)的環(huán)境自適應(yīng)性。最后，根據(jù)上述控制算法，進行了一系列的助力行走實驗。通過平路上的基本助力行走、變阻尼導(dǎo)納控制和斜坡重力補償這三個典型實驗，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)分析，論證了機器人機構(gòu)設(shè)計的合理性、相關(guān)算法的有效性，并對機器人整機性能、適應(yīng)性做出了評價。
　　本文所述的助行機器人在其結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動控制上有以下五個特點：（1）全新的整機結(jié)