下肢步态康复机器人意向运动补偿技术研究

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下肢康复机器人系统是一个机电一体化系统,对其进行研究的本质是研究机器人与患者之间信息的感知、处理、传递与控制,以实现最佳的下肢行走步态与康复训练效果。本课题以下肢康复机器人为研究对象,分析和总结了目前国内外下肢外骨骼康复机器人控制策略研究现状,在此基础上,提出一种意向运动控制策略,并针对现有的下肢康复机器人进行控制系统的设计。意向运动控制策略指根据偏瘫患者的病情,充分发挥患者的自主运动意愿,来实现康复训练各阶段需求的一种训练模式。意向运动控制策略分为两个子系统,分别为外骨骼重力补偿控制系统和健肢示教控制系统,当患者患肢具有运动能力时,应用外骨骼重力补偿控制系统,使患肢侧外骨骼跟随患肢运动;当患者患肢运动能力不足时,应用健肢示教控制系统,患肢侧外骨骼带动患肢运动,使患肢按照健肢的步态参数进行康复训练。对意向运动补偿系统的初始步态进行规划,使整个康复训练动作完整,同时使患者的安全性得到提高。确定意向运动补偿系统的自主运动意愿的判断标准,通过对自主运动意愿进行判断,将两个子系统结合起来形成一个完整的意向运动补偿系统。本文提出意向运动补偿控制策略,设计完成其具体控制方法。在本课题所研究的下肢康复机器人主体结构的基础上,搭建试验平台,在VC++环境下编写了相应的数据采集和运动控制的程序,并进行实验验证。实验研究表明,该控制策略能较好的完成对患者的康复训练任务,为接下来的康复策略研究打下了基础。
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