基于FNN的气动肌肉驱动膝关节康复训练装置自学习控制

针对气动肌肉驱动的膝关节康复训练装置存在时延、非线性和时变特性.将PID控制、模糊控制和神经网络相结合,设计了基于模糊神经网络的复合控制器,并将其应用于膝关节康复训练装置的等速持续被动运动控制中.实验表明:在负载变化干扰下,该控制器具有控制精度高、抗干扰能力强等特性,对提高该类装置的控制特性有借鉴作用.     

基于给定超前和位置补偿的PMA驱动踝关节康复训练装置等速CPM控制

根据踝关节康复训练等速持续被动运动(CPM)的要求,设计了一种气动肌肉(PMA)驱动的踝关节康复训练装置及带给定超前和位置补偿的速度控制器,并用质量块模拟人脚质量进行了踝关节等速CPM模拟实验。结果表明:该装置可实现踝关节的等速CPM,运动速度和周期可调,对给定速度、位置信号有良好的跟踪能力。该控制方法简单有效,对设计PMA驱动的康复训练装置有指导作用。     

下肢康复设备实现等速训练方法的研究

针对临床上缺少下肢关节等速康复训练设备的现状,提出了一种能够让末端执行式康复训练设备实现髋、膝关节等速训练的方法。首先,根据等速训练要求,规划下肢关节角度运动曲线。其次,在末端执行式康复机构的基础上结合使用者的实际康复需要在矢状面内建立人-机模型,分别进行了运动学正反解的分析,对能实现髋、膝关节等速训练要求的曲柄运动规律进行了探索。利用软件对得到的曲柄控制规律进行了仿真分析,其结果验证了该控制规律的可行性。该研究为等速康复训练设备的样机研制奠定了理论基础,也为其他机器人的控制提供了参考。     

一种面向脑卒中的手部康复装置设计与实现

为了提高脑卒中患者的康复效果并降低对患者的二次伤害,设计了一种手部软体康复装置,介绍了该装置结构、控制系统和工作原理.采用一体化多腔体手指的设计,从而实现不同手指不同关节的弯曲,其结构简单、便于控制,易于实现整体结构的小型化,具有良好的被动柔性.软体康复手不同关节的连续主动、被动控制使其比传统康复手更符合人手的自然运动规律和动作习惯,更能体现仿生康复的概念.     

主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究

四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。     

软质肘关节外骨骼的肌力矩估计与神经网络补偿协调控制

为辅助偏瘫患者进行多模式肘关节康复训练,研制了一种软质肘关节康复外骨骼机器人,并提出了一种基于人体肌力矩估计与自适应神经网络补偿的协调控制策略。利用表面肌电信号来识别人体的运动意图并调整康复训练轨迹,采用Lyapunov方法证明了控制算法的闭环控制稳定性。搭建了实时控制实验平台,并开展了基于运动意图的轨迹跟踪实验与自由主动训练实验。实验结果表明,所提控制策略能保证被动训练过程的轨迹跟踪精度,并且可以根据患者的运动意图调整主动训练过程的运动轨迹,实现不同强度的主动康复训练。     

肢体康复机器人的主被动模式设计研究

为了满足肢体康复需要,设计了肢体康复训练机器人的主被动训练模式.简单介绍了样机结构组成和系统硬件组成部分,阐述了核心运动模式的设计思路和实现方法.通过样机实验,采集电机的电流与速度数据,验证了主动模式与被动模式的可行性.     

一种偏瘫上肢复合运动的康复训练机器人

介绍了一种用于偏瘫上肢复合运动的康复训练机器人，该机器人可以带动患者患肢完成大范围、大幅度的复合动作训练，并可以实现主动、被动、抗阻、助力等多种训练模式，同时具有较高的安全性。     

外骨骼柔顺膝关节作动机构研究

外骨骼关节的柔顺性在适应穿戴者不同运动状态和人机相容性方面至关重要,然而,常见的刚性机构和被动柔顺机构不能够实时反馈人机交互力从而达到主动柔顺的目的.设计了一种主动柔顺膝关节作动机构,利用拮抗驱动原理结合曲柄滑块的力位转换能力,使其不仅能够达到利用传统串联弹性驱动增加机构柔顺的目的,还可以通过该柔顺机构实时计算人机交互力.实验证明了该柔顺机构的可行性和有效性.     

基于人机适应的下肢康复训练器人机建模与受力分析

从下肢康复患者的需要和节约成本出发,设计了一种人机融合性好、机械结构简单,具备功能性电刺激接口的脚踏车式下肢康复训练器。该训练系统能针对不同损伤程度的下肢残障者提供被动、主动、抗阻3种康复训练模式。根据人机适应(human adaptive mechatronics,HAM)概念中在约束环境下对人机建模的思路进行动力学研究,在结合人体下肢运动机理的基础上提出了一种平面闭环铰链五连杆刚体模型,介绍了康复设备的结构,对主动踏车运转过程中踝关节的运动进行了分析和优化,基于平面闭环铰链五连杆分析了抗阻训练时人机系统的静力学,建立了数学模型。根据人体下肢模型建立了虚拟样机,并进行了动力学仿真,验证了前述分析的正确性。