面向偏癱的步態(tài)康復訓練機器人原地步行系統(tǒng)研究.pdf

1、康復訓練機器人技術是近年來發(fā)展起來的一門新興技術，是機器人技術在醫(yī)學領域的新應用。下肢康復訓練機器人是其中的一種，它可以模擬正常人的行走姿態(tài)，對下肢有運動障礙的病人進行康復治療。本課題以偏癱患者鍵肢為研究對象，研發(fā)出一種面向偏癱的步態(tài)康復訓練機器人原地步行系統(tǒng)機械結構，并提出人機協(xié)作的控制策略。
　　根據(jù)正常人行走過程中的特點，在分析國內(nèi)外下肢康復機器人存在不足的基礎上，本文首先提出了原地步行系統(tǒng)總體設計方案，采用模塊化設計方法完

2、成原地步行系統(tǒng)各功能模塊的結構設計。在設計的機器人機械結構基礎上，對原地步行控制系統(tǒng)進行了設計。其次，對人體下肢進行了運動學分析，確定了足部末端的位姿狀態(tài)。最后，對人體足底反力進行了研究，從而確定了人體足底反力與位姿狀態(tài)之間的關系。
　　在原地步行系統(tǒng)整體結構確定的基礎上，依據(jù)正常人行走規(guī)律，本文提出一種基于患者意向運動的人機協(xié)作康復策略。該策略由人體重力補償控制策略和人體足底反力控制策略組成。人體重力補償控制系統(tǒng)采用交流伺服電機

3、作為驅動裝置，運用模糊控制算法，依據(jù)壓力傳感器數(shù)據(jù)實現(xiàn)對重力補償系統(tǒng)的控制。人體足底反力控制系統(tǒng)采用磁流變阻尼器來實現(xiàn)，通過下肢各個關節(jié)電位器的運動參數(shù)，進行運動學正解確定足部位姿角度，使下位機輸出相應電流來控制磁流變阻尼器輸出足底反力的大小。同時根據(jù)位姿角度和下肢運動方向來確定重力補償控制系統(tǒng)和人體足底反力控制系統(tǒng)的工作時序。
　　本文研制開發(fā)出面向偏癱的步態(tài)康復訓練機器人原地步行系統(tǒng)樣機，并構建實驗環(huán)境，在C++環(huán)境下編寫了相