基于氣動比例技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)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(fēng)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(xùn)練治療方法需要康復(fù)理療師手動完成，工作強(qiáng)度高，從而制約康復(fù)訓(xùn)練，影響康復(fù)效果。融合機(jī)器人學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)理論的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，既可以協(xié)助患者康復(fù)訓(xùn)練，鍛煉下肢肌肉，改善神經(jīng)系統(tǒng)損傷，恢復(fù)正常的行走能力，又可以保證訓(xùn)練強(qiáng)度和時(shí)間，減輕理療師的勞動強(qiáng)度。目前下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人主要由電機(jī)驅(qū)動的，但價(jià)格昂貴，剛

2、性大，輕便性和柔性差，滿足不了康復(fù)訓(xùn)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(diǎn)，本文研究了一種基于氣動比例技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(fù)訓(xùn)練，也可用于老年人的健身鍛煉。本文設(shè)計(jì)基于氣動比例技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)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(yàn)平臺；運(yùn)用 D-H參數(shù)法對外骨骼3個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行

3、運(yùn)動學(xué)分析，建立人機(jī)與跑步機(jī)運(yùn)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(yàn)證機(jī)構(gòu)的合理性，運(yùn)用 Matlab軟件進(jìn)行分析；基于計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)減重支撐和人體下肢步態(tài)行走的功能；運(yùn)用 Step7軟件，結(jié)合數(shù)學(xué)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(shí)現(xiàn)被動控制和半主動控制，完成減重和步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練試驗(yàn)，建立康復(fù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
　　試驗(yàn)表明：機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，安全