基于中樞模式發(fā)生器原理的減重康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究.pdf

1、康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人可以針對癱瘓患者下肢進(jìn)行行走功能訓(xùn)練，現(xiàn)在已經(jīng)開始逐漸走向臨床應(yīng)用。這種康復(fù)機(jī)器人的目的在于實(shí)現(xiàn)患者的康復(fù)性訓(xùn)練，使患者的各種運(yùn)動(dòng)功能得到康復(fù)。目前下肢康復(fù)機(jī)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(jī)構(gòu)在舒適性、人性化和安全性方面也有很多改進(jìn)和提升的空間。以此為研究動(dòng)機(jī)，本文設(shè)計(jì)了一款新型的下肢外骨骼機(jī)器人康復(fù)系統(tǒng)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上引入了新的設(shè)計(jì)原理，在控制算法上引入了仿生控制機(jī)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(gè)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(shí)現(xiàn)方式。構(gòu)建了CPG的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對CPG的方程組進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中對CPG的特性進(jìn)行仿真研究，探索關(guān)鍵參數(shù)對CPG節(jié)律運(yùn)動(dòng)輸出信號的影響。并分析了CPG控制的優(yōu)缺點(diǎn)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(shè)計(jì)：主要設(shè)計(jì)左右腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，人重心及腿間距調(diào)整機(jī)構(gòu)

3、，高度調(diào)整機(jī)構(gòu)以及系統(tǒng)支架。使用ANSYS軟件的有限元對主要部件進(jìn)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(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
　　3．實(shí)驗(yàn)樣機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)：主要完成了機(jī)器人外骨骼機(jī)構(gòu)的加工，電機(jī)的選型與調(diào)試，硬件通訊與控制電路設(shè)計(jì)，上位機(jī)和下位機(jī)軟件控制程序的編寫以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。最后，樣機(jī)系統(tǒng)在三位健康的受試者上進(jìn)行了測試。
　　本文研發(fā)了一款新型的下肢機(jī)器人外骨骼康復(fù)系統(tǒng)，控制器采用了仿