下肢康复外骨骼机器人是一种可以帮助患者进行康复训练的设备,近年来在康复医疗器械领域上成为不可或缺的部分。随着我国人口老龄化程度不断加深以及下肢失能患者人数逐步增多,导致身体下肢机能退化无法像正常人一样行走。由于下肢康复外骨骼机器人可以代替医生对患者进行下肢康复训练且治疗效果较好,所以其在未来拥有广阔的前景。当前市场上大多是对称式外骨骼机器人,不能实现单腿独立人机协作运动,本文结合人机工程学设计理论,拟设计开发一款非对称运动下肢康复外骨骼机器人,并开展模糊PID控制技术研究,主要内容包括:本文针对老年人以及下肢失能患者人群不易进行步态分析实验,导致实验数据不准确的问题,提出一种正常人负重改变其质心等效模拟老年人和下肢失能患者的方法,并利用三维动态捕捉系统采集人体下肢主要关节点运动信息,从而获取其运动轨迹和三维数据,利用Matlab软件分析数据,为进一步设计下肢康复外骨骼奠定数据基础。本文使用Solid Works软件对其进行三维建模,采用电机驱动的方式,并选取电机型号和部分配套零部件。并根据D-H法建立运动学模型,然后使用Adams软件对下肢康复外骨骼模型进行运动学仿真分析,验证其连续运动轨迹,进而证明外骨骼设计的合理性;根据拉格朗日法建立动力学模型并将下肢康复外骨骼机器人模型简化为二连杆非线性模型,针对模型参数不确定性问题,进行参数结构化处理。针对经典PID控制策略参数需要实时调整且不易调节,并且抗干扰性差等问题,本文研究了一种基于模糊规则改进的PID控制方法。与MATLAB/Simulink进行联合仿真,对外骨骼的跟踪效果进行了详细分析,验证模糊规则的PID控制方法的可行性。选择主控制板和相关传感器搭建硬件平台,并结合软件程序的设计对电机进行调试,验证控制器对下肢康复外骨骼的控制效果。