【摘 要】
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伴随人口结构、生活工作方式改变,腰背痛愈发普遍,患病群体年轻化趋势越加明显,科学规范的腰背康复运动在非特异性腰痛预防和治疗中具有积极作用。针对现有腰部康复机器人适应性不足,康复效果欠佳等问题,本文从运动康复理论出发,针对腰部康复机器人构型设计、腰椎曲线拟合、力位控制三个部分工作展开具体研究。首先,针对现有康复机器人柔顺性不足、康复效果差等问题,分析腰部运动和康复训练特点,融合运动康复理论提出具备一
【基金项目】
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河北省重点研发计划项目:穿戴式腰部康复柔性外骨骼机器人创新产品研发（20371801D）； 国家重点研发计划“智能机器人”重点专项:脊髓损伤康复机器人研制与应用示范（2019YFB1312500）；
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伴随人口结构、生活工作方式改变,腰背痛愈发普遍,患病群体年轻化趋势越加明显,科学规范的腰背康复运动在非特异性腰痛预防和治疗中具有积极作用。针对现有腰部康复机器人适应性不足,康复效果欠佳等问题,本文从运动康复理论出发,针对腰部康复机器人构型设计、腰椎曲线拟合、力位控制三个部分工作展开具体研究。首先,针对现有康复机器人柔顺性不足、康复效果差等问题,分析腰部运动和康复训练特点,融合运动康复理论提出具备一定柔顺性,同时适应不同患者腰椎曲度腰部康复机器人刚柔耦合构型方案。其次,提出腰椎曲线的拟合重建和形态优化方法。采用多项式插值建立目标腰椎曲线,并采用B样条实现目标曲线重建。针对B样条曲线局部可控的优点,通过优化曲线控制点选取,实现腰椎曲线光顺优化。再次,在柔性传感器阵列实现交互力测量基础上,通过灰色关联与多元相关性分析实现人机交互力位感知。进一步提出一种基于模糊PID的康复机器人力位混合控制策略,搭建仿真平台以验证控制系统有效性。最后,对所设计的腰部康复机器人原理样机各项性能进行了实验验证。分析实验结果,验证了机器人的运动性能与控制策略有效性。
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