面向偏癱的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人原地步行系統(tǒng)研究.pdf

1、康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是其中的一種，它可以模擬正常人的行走姿態(tài)，對(duì)下肢有運(yùn)動(dòng)障礙的病人進(jìn)行康復(fù)治療。本課題以偏癱患者鍵肢為研究對(duì)象，研發(fā)出一種面向偏癱的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人原地步行系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并提出人機(jī)協(xié)作的控制策略。
　　根據(jù)正常人行走過(guò)程中的特點(diǎn)，在分析國(guó)內(nèi)外下肢康復(fù)機(jī)器人存在不足的基礎(chǔ)上，本文首先提出了原地步行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，采用模塊化設(shè)計(jì)方法完

2、成原地步行系統(tǒng)各功能模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對(duì)原地步行控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其次，對(duì)人體下肢進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，確定了足部末端的位姿狀態(tài)。最后，對(duì)人體足底反力進(jìn)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(guān)系。
　　在原地步行系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)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(yùn)動(dòng)的人機(jī)協(xié)作康復(fù)策略。該策略由人體重力補(bǔ)償控制策略和人體足底反力控制策略組成。人體重力補(bǔ)償控制系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)

3、作為驅(qū)動(dòng)裝置，運(yùn)用模糊控制算法，依據(jù)壓力傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)重力補(bǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)下肢各個(gè)關(guān)節(jié)電位器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解確定足部位姿角度，使下位機(jī)輸出相應(yīng)電流來(lái)控制磁流變阻尼器輸出足底反力的大小。同時(shí)根據(jù)位姿角度和下肢運(yùn)動(dòng)方向來(lái)確定重力補(bǔ)償控制系統(tǒng)和人體足底反力控制系統(tǒng)的工作時(shí)序。
　　本文研制開(kāi)發(fā)出面向偏癱的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人原地步行系統(tǒng)樣機(jī)，并構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在C++環(huán)境下編寫(xiě)了相