氣動肌肉驅動腳踝康復機器人控制方法研究.pdf

1、氣動肌肉是一種新型的柔性氣體驅動器，它具有重量輕、輸出功率/自重比大、安全性好、價格低、清潔等優(yōu)點，并且其驅動力與長度的輸出特性關系和人類肌肉比較類似，具有很好的順從性。由于上述的優(yōu)點，將氣動肌肉應用于醫(yī)療康復、仿生機器人等領域具有很好的發(fā)展前景。采用氣動肌肉作為驅動器的腳踝康復機器人，不僅能夠幫助腳踝損傷患者進行精確的、有效的康復訓練，而且能夠確?；颊哌M行康復運動時的安全性，具有很好的實際應用價值。
　　本文研究的氣動肌肉驅動腳

2、踝康復機器人是一個非線性強、部分參數時變的復雜系統，具有兩個自由度，存在一個冗余驅動。基于該機器人實驗平臺，研究了機器人的位置控制以及力控制方法，實現了患者腳踝康復訓練的不同運動模式。本文的主要研究工作如下：
　?。?）根據氣動肌肉的工作原理與特性，研究了氣動肌肉的模型。在分析氣動肌肉理想數學模型的基礎上，利用遲滯模型建立了氣動肌肉的實驗數學模型，為機器人的實際控制做鋪墊；介紹了腳踝康復機器人的實驗平臺，分析了平臺的基本硬件組成與

3、工作原理，開發(fā)了機器人的上位機軟件控制系統；分析了機器人運動學的相關知識。
　?。?）結合機器人的運動學知識，提出了腳踝康復機器人的位置控制方法，機器人按照預設的腳踝康復運動軌跡進行運動。位置控制采用模糊控制策略，加入了自調節(jié)機制，增強了控制器的適應性；同時，將建立的氣動肌肉實驗數學模型作為補償加入該控制器，克服了機器人驅動器位置控制中存在的滯后性，提高了控制的精確度。
　?。?）從踝關節(jié)康復運動的需求出發(fā)，提出了腳踝康復機