上肢康复机器人训练控制策略的研究.pdf

学位论文主要创新点一、提出了一种轨迹示教再现的被动康复训练控制算法,解决了使用机器人进行被动康复训练时,康复治疗师不能准确设定训练轨迹的问题,通过实验证明了该控制算法的效果。二、使用多元线性回归方法对人体上肢动力学参数进行辨识,通过仿真证明了上肢动力学参数的辨识效果。三、提出了一种实时上肢动力学参数辨识的阻抗控制算法,通过仿真证明该控制算法与传统阻抗控制算法相比,可以避免上肢动力学参数估计不准确和参数变化造成辅助力计算误差,实现更加稳定的辅助康复训练。万方数据摘要康复机器人技术是近几年来医疗机器人领域的研究热点,康复机器人的主要功能是辅助康复治疗师对病人进行运动功能恢复训练。康复机器人是一种人机交互机器人,它的运动模式必须符合病人肢体恢复时期的运动特点,满足病人不同恢复时期的训练要求。本文根据病人不同恢复时期机器人运动模式不同,进行上肢康复机器人训练控制策略研究。分析了上肢康复机器人国内外发展现状,了解了康复医学中康复运动训练方法,总结了康复机器人的不同康复运动训练模式,为机器人训练控制策略设计奠定了理论基础。通过D—H运动学建模方法对四自由度机器人进行运动学建模,使用递推公式推导出机器人关节位置和末端点位置之间的关系,使用几何法联立解析法求出机器人的运动学逆解,为控制算法仿真实验中轨迹规划过程做准备。病人进行辅助康复训练时,上肢动力学参数估计不准确和训练过程发生上肢动力学参数变化,都将导致康复机器人系统辅助力计算不准确,影响精确和稳定的控制训练。本文基于阻抗控制算法,使用多元线性回归方法对上肢动力学参数进行辨识,提出了一种实时上肢动力学参数辨识的阻抗控制算法,进行了基于动力学的控制算法仿真,仿真结果表明该算法能够准确地对上肢动力学参数进行辨识,有效地消除了辅助力计算误差,实现训练过程中训练轨迹精确控制。为了设定更加适合病人被动康复训练的轨迹,将机器人轨迹示教再现方法应用到被动康复训练中,提出了一种轨迹示教再现的被动运动控制方法,使用机器人样机进行了该控制算法的实验,实验结果表明机器人系统可以记录下示教过程的轨迹,并且可以再现示教轨迹对病人进行被动康复训练。关键词:-’,-onS,thetheoreticalfoundationforthedesignofrobotcontrolstrategyislaid·FourdegreeSoffreedomrobotismodeledbyD-‘