基于洗出算法的6-DOF康复机器人运动控制

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随着全球人口老龄化的加剧,前庭器官退化导致平衡功能出现障碍,以及其他各种原因导致的前庭觉功能失效,越来越多的患者需要康复训练治疗。但由于康复训练师的资源远小于患者的数量,所以亟需一种康复机器人设备来代替医师对患者进行康复训练。可市面上的康复训练设备往往结构简单,可运动的自由度单一,对前庭觉的刺激不够到位,而前庭器官的恢复需要持续时间较长的加速度感觉测试,这无疑要增加平台的位移量,往往不能直接建立巨大空间来实现这一位移量,所以在多自由度平台的基础上加入洗出算法,来使患者在多自由度平台上做出洗出动作来模拟无限空间的运动,并重复且多次的进行康复训练,从而达到逐渐恢复前庭感觉的目的意义。以6-PSS机构为基础,利用6-PSS的六个自由度的特点,让康复训练患者能够在平台上感受更多的动作和前庭觉刺激。在此机构的基础上需要建立空间坐标系,对其进行运动学的分析,以完成对动平台的运动情况的转化,动平台的动坐标系相对于静平台的静坐标系之间的速度、角速度、加速度、位移和角位移之间的转化。并且要分析出使得平台机器人动平台做出的相关动作中六个高性能直线电机是如何运动才能带动连杆使其发生对应的位移。需要拥有具体空间坐标系转换矩阵,为洗出算法设计做出铺垫。而为了使得康复机器人康复动作变的更加有效,必须从目前三种洗出算法中分析研究出一种最合适于康复机器人的洗出算法,在对三种洗出算法进行剖析之后通过比较选用最适合的一种。从而能使得经过算法后的运动能骗过大脑感觉,给其制造一种无线空间运动的感觉,来达到刺激前庭康复的目的。但在于此模型计算出的传递函数作为滤波器使用,必须对相关参数进行多次调试,来达到合适动作选取合适参数,必须对参数的选取做出一定的仿真分析。最后再利用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟得出动平台应该做出的响应动作。洗出算法输出的结果是动平台质心的运动轨迹,而最终应用到6-PSS机构上,还必须结合康复机器人机械模型,也就是将动平台的洗出动作反解到驱动滑块上。采用ADAMS与MATLAB联合仿真的方法不仅实现了洗出动作的反解,还可将此方法运用到其它多自由度机器人的轨迹反解。此研究方法对机器人运动反解这一块有一定的实际意义。
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