上肢康復(fù)機(jī)器人GA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制.pdf

1、上肢康復(fù)機(jī)器人是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的一門新興技術(shù)，是機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用，利用康復(fù)機(jī)器人對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練可以提高偏癱康復(fù)訓(xùn)練的針對(duì)性及科學(xué)性，能為患者制定更好的康復(fù)方案，進(jìn)一步提高康復(fù)的效率。然而，康復(fù)機(jī)器人本身是一個(gè)具有很強(qiáng)的非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，并且患者本身的痙攣帶來(lái)擾動(dòng)的情況，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人期望軌跡的高精度跟蹤，設(shè)計(jì)一種控制算法，解決上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)中存在的這些問(wèn)題就很有研究?jī)r(jià)值。
　　本文首先在坐標(biāo)變換理論的基

2、礎(chǔ)上，利用D-H法分別對(duì)上肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到了上肢康復(fù)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通過(guò)對(duì)上肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，將機(jī)器人簡(jiǎn)化為一個(gè)空間三自由度機(jī)械手，利用拉格朗日方程法求解了三個(gè)關(guān)節(jié)的廣義驅(qū)動(dòng)力矩的表達(dá)式，為康復(fù)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制和動(dòng)態(tài)仿真等復(fù)雜問(wèn)題的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，針對(duì)研究對(duì)象的控制特點(diǎn)，選擇RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為上肢康復(fù)機(jī)器人控制算法，對(duì)其收斂條件進(jìn)行了分析，并

3、設(shè)計(jì)控制器用于上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)，結(jié)合MATLAB/Simulink的仿真功能在系統(tǒng)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證，通過(guò)與傳統(tǒng)PID控制效果進(jìn)行比較，驗(yàn)證控制方法的有效性。
　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)逼近能力的影響很大，加之對(duì)參數(shù)的選取需先驗(yàn)知識(shí)的提供，所以導(dǎo)致仿真結(jié)果仍存在一定程度的偏差。于是對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行遺傳算法(GA)的改進(jìn)，結(jié)合MATLAB/Simulink的仿真功能在系統(tǒng)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了GA-RBF