随着科学技术的高速发展和人民生活水平的提高,在自动化控制、康复医疗以及机器人学等多学科领域的带动下,康复医疗机器人在生活中正扮演着越来越重要的角色。传统的手部康复机器人都是外骨骼式刚性机器人,结构复杂,容错性小,对于人体的手指关节进行康复训练有着一定的危险,因此刚性手部康复机器人已经难以满足人们的需求。伴随着柔性材料的研究与发展,柔性可穿戴式手部康复机器人出现在人们的生活中,柔性可穿戴式手部康复机器人相比较于外骨骼手部康复机器人,有着更好的安全性,灵活性以及柔顺性,但同时伴随着机构和系统的非线性问题,对于柔性手部康复机器人的运动学分析和角度控制带来了很大的困难。针对中风偏瘫导致手指丧失功能的患者,基于患者对康复训练的需求,本文研究单向弯曲气动肌肉的模型及角度控制,设计一款柔性可穿戴手部康复机器人,研究可弯曲气动肌肉驱动的柔性可穿戴手套辅助中风患者手指进行康复训练的方法。可弯曲气动肌肉驱动的柔性手部康复机器人的主要研究内容如下:(1)针对可弯曲气动肌肉单向弯曲的运动特性,采用有限元分析法建立可弯曲气动肌肉的静态模型,得到可弯曲气动肌肉弯曲角度与其内部气压的线性映射关系。同时由于可弯曲气动肌肉在连续运动状态下的迟滞现象,采用P-I模型拟合可弯曲气动肌肉的迟滞项。由于可弯曲气动肌肉在二维运动空间内的非线性现象,采用数据驱动的方式建立可弯曲气动肌肉的实验模型,同时为了补偿对可弯曲气动肌肉在动态运动时的迟滞项,建立可弯曲气动肌肉的现象模型。(2)针对可弯曲气动肌肉在单向弯曲过程中的模型参数的不确定性,设计基于模型参考的滑模控制器,实现对可弯曲气动肌肉的弯曲角度的精准控制。针对可弯曲气动肌肉气动系统的不确定干扰以及可弯曲气动肌肉在连续运动状态下的抖动的问题,采用基于神经网络逼近模型参数的模型参考自适应滑模控制算法,抑制可弯曲气动肌肉在动态运动时的抖振,减小可弯曲气动肌肉实际轨迹与期望轨迹的滞后现象,抑制可弯曲气动肌肉在二维运动空间内的抖振,提高可弯曲气动肌肉角度的控制精度。(3)以中风患者手指的康复需求为基础,设计一款柔性可穿戴式手指康复机器人,采用五个单独的气动系统对五跟柔性手指进行气压独立控制,并研究手指康复机器人的运动学模型,对手指的工作空间进行仿真实验。针对可弯曲气动肌肉驱动的手部康复机器人,研究基于手部运动学模型的多输入多输出的鲁棒滑模控制算法,实现对手部功能障碍患者的被动康复训练。最后为了提高患者在主动康复训练过程中的主动性,开发一个人机交互的虚拟在线游戏,增加患者在主动康复训练过程中的兴趣,提高患者参与主动康复训练的主动性。