基于中樞模式發(fā)生器原理的減重康復訓練機器人的研究.pdf

1、康復訓練機器人可以針對癱瘓患者下肢進行行走功能訓練，現(xiàn)在已經(jīng)開始逐漸走向臨床應用。這種康復機器人的目的在于實現(xiàn)患者的康復性訓練，使患者的各種運動功能得到康復。目前下肢康復機器人大多采用傳統(tǒng)的控制方法，智能化方面還有待提高。外骨骼機構在舒適性、人性化和安全性方面也有很多改進和提升的空間。以此為研究動機，本文設計了一款新型的下肢外骨骼機器人康復系統(tǒng)，在機械結構上引入了新的設計原理，在控制算法上引入了仿生控制機制—中樞模式發(fā)生器。本文的主要研

2、究內(nèi)容包括以下三個部分：
　　1．仿生控制算法的研究：研究中樞模式發(fā)生器（CPG）的原理以及實現(xiàn)方式。構建了CPG的數(shù)學表達式，對CPG的方程組進行分析，實現(xiàn)參數(shù)設定。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中對CPG的特性進行仿真研究，探索關鍵參數(shù)對CPG節(jié)律運動輸出信號的影響。并分析了CPG控制的優(yōu)缺點以及CPG在下肢外骨骼系統(tǒng)中作為控制器的功用。
　　2．下肢外骨骼的設計：主要設計左右腿驅動機構，人重心及腿間距調整機構

3、，高度調整機構以及系統(tǒng)支架。使用ANSYS軟件的有限元對主要部件進行了校核分析。利用ADAMS和MATLAB軟件聯(lián)合仿真，并對CPG控制下的機構進行動態(tài)分析。
　　3．實驗樣機系統(tǒng)的實現(xiàn)：主要完成了機器人外骨骼機構的加工，電機的選型與調試，硬件通訊與控制電路設計，上位機和下位機軟件控制程序的編寫以及人機界面的設計。最后，樣機系統(tǒng)在三位健康的受試者上進行了測試。
　　本文研發(fā)了一款新型的下肢機器人外骨骼康復系統(tǒng)，控制器采用了仿