智能助行機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì)，各種老年病患者人數(shù)逐年增加，護(hù)理資源變得相對(duì)稀缺。醫(yī)學(xué)理論和實(shí)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(jī)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(jī)器人已成為國(guó)內(nèi)外機(jī)器人與康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。我國(guó)的康復(fù)機(jī)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(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前社會(huì)的迫切需要。
　　本文設(shè)計(jì)開(kāi)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(jī)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(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上提出了智能助行機(jī)器人的研究方案。然后從整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，介紹了安全性、穩(wěn)定性與靈活性兼具的助行機(jī)器人的整機(jī)結(jié)構(gòu)以及人機(jī)力交互接口的詳細(xì)設(shè)計(jì)。接著詳細(xì)介紹了助行機(jī)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(jìn)行了人體運(yùn)動(dòng)意圖的建模推導(dǎo)，然后在人

3、機(jī)交互力控制中導(dǎo)納控制模型上，進(jìn)行了變阻尼導(dǎo)納控制的研究。同時(shí)，引入了斜坡重力補(bǔ)償算法，以增強(qiáng)助行機(jī)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(jìn)行了一系列的助力行走實(shí)驗(yàn)。通過(guò)平路上的基本助力行走、變阻尼導(dǎo)納控制和斜坡重力補(bǔ)償這三個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，論證了機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、相關(guān)算法的有效性，并對(duì)機(jī)器人整機(jī)性能、適應(yīng)性做出了評(píng)價(jià)。
　　本文所述的助行機(jī)器人在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制上有以下五個(gè)特點(diǎn)：（1）全新的整機(jī)結(jié)