智能助行機器人及其運動控制研究.pdf

1、隨著我國進入老齡化社會，各種老年病患者人數(shù)逐年增加，護理資源變得相對稀缺。醫(yī)學理論和實踐證明，科學的康復訓練方法和輔助設備能夠幫助老年人和殘障人士提高身體素質以及恢復身體機能。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，助行用下肢康復機器人已成為國內外機器人與康復醫(yī)學領域的研究熱點。我國的康復機器人研發(fā)起步較晚，水平偏低，成果較少，且大多不適用于老年人，康復機器人的研究與開發(fā)成為當前社會的迫切需要。
　　本文設計開發(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助行機器人，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訓練。首先，本文在綜述了國內外相關文獻的基礎上提出了智能助行機器人的研究方案。然后從整機機械結構設計出發(fā)，介紹了安全性、穩(wěn)定性與靈活性兼具的助行機器人的整機結構以及人機力交互接口的詳細設計。接著詳細介紹了助行機器人感知系統(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，本文首先進行了人體運動意圖的建模推導，然后在人

3、機交互力控制中導納控制模型上，進行了變阻尼導納控制的研究。同時，引入了斜坡重力補償算法，以增強助行機器人系統(tǒng)的環(huán)境自適應性。最后，根據(jù)上述控制算法，進行了一系列的助力行走實驗。通過平路上的基本助力行走、變阻尼導納控制和斜坡重力補償這三個典型實驗，結合實驗數(shù)據(jù)分析，論證了機器人機構設計的合理性、相關算法的有效性，并對機器人整機性能、適應性做出了評價。
　　本文所述的助行機器人在其結構設計及運動控制上有以下五個特點：（1）全新的整機結