将机器人辅助治疗技术引入到康复训练中,已经逐渐发展成为国内外热门课题之一。步态训练机器人属于康复机器人领域,可以模拟正常人在不同路况下的行走步态,帮助病人进行下肢康复训练。课题主要研究了机器人系统伺服控制技术,因此更具有实际应用意义。本文从国内外下肢康复训练机器人的发展现状及应用、机器人机构设计和控制模式等方面,分析了机器人辅助下肢运动功能康复的可行性和方法的实现,具体研究如下:本文依据步态训练机器人的应用对象和步态康复理论,确定了机器人的设计目标和控制系统方案。在实际测量步态轨迹的基础上,采用三次样条插值法进行了机器人三种基本步态的轨迹规划,包括平地行走步态、上楼梯步态和下楼梯步态,并对三种步态进行了运动学仿真验证。应用MATLAB/Si-mMechanics进行了步态训练机器人的动力学分析,并在分析动力学数据、人体步态和系统非线性因素的基础上,确定了步态训练机器人的控制算法和策略,建立系统的控制模型,并进行了轨迹控制仿真研究。基于理论研究,利用dSPACE实时仿真平台进行了步态训练机器人的半物理仿真设计。将步态训练机器人系统引入控制回路,将位置初始化模型、限位保护模型、各种训练模式的控制模型等转化为Simulink与RTI联系的仿真模型,并令其成为相对独立的模块,确定各模块间的相互关系,同时对关节伺服系统进行了模型辨识。此后,对正常人进行了机器人辅助训练的实验。分别对各种训练模式进行实验研究,并验证轨迹规划的合理性;实时调整控制参数,监测得到机器人系统的运动信息,对实验结果进行分析和评价,实验结果验证了系统控制方案的可行性和正确性。