膝关节康复训练装置是一种对患者膝关节进行运动训练,实现其运动功能康复的自动化医疗设备,属于康复训练机器人范畴。康复训练机器人的研制及其产品化,对提高患者健康质量、减轻社会负担具有重要的实际意义。随着中国人口老年化和生活水平的提高,康复训练机器人市场前景广阔。同时,康复训练机器人也是国际机器人领域的一个研究热点之一。　　 为满足康膝关节康复训练柔顺、安全和便捷等要求,本文将实现如下目标:用安全柔顺、力/重量比大、力/长度特性类似于生物肌肉的气动人工肌肉驱动器(Pneumatic Muscle Actuator,PMA)为驱动,以克服电机、气缸驱动器柔性差的缺点；开发PMA驱动膝关节康复训练装置(PMA-actuated Knee-joint Rehabilitation Training　　 Device,PKRTD)的嵌入式控制平台,以实现更为便捷的人机交互,达到更高性能更低成本；开展PKRTD的控制算法研究,实现系统更高控制精度,更好抗负载干扰能力。　　 首先,以PMA为驱动器,基于多路传感器、比例压力控制阀和S3C2440处理器,搭建了PKRTD的嵌入式控制系统硬件平台。　　 其次,基于嵌入式Linux操作系统,开发了嵌入式控制系统的底层驱动程序,基于Qt/Embedded工具包,开发了上层应用程序。　　 然后,针对PKRTD强非线性、迟滞和时变的特点,基于开发的嵌入式控制平台,采用增量式PID+前馈控制和模糊免疫PID+前馈控制算法,对PKRTD的阶跃响应特性和等速持续被动运动(Continuous Passive Motion,CPM)特性进行了实验研究。　　 最后,针对等速主动抗阻运动(Active Resistance Motion,ARM)训练的要求,设计了角度-力矩联合PID控制算法,并对PKRTD的等速ARM特性进行了实验研究。　　 实验研究表明,本文设计的嵌入式控制平台能嵌入到设备进行控制,且稳定可靠、界面友好、操作便捷；相对于传统增量式PID+前馈控制算法,本文设计的模糊免疫PID+制算法,能达到更高跟踪精度,具有更强的抗负载干扰能力；本文设计的角度-力矩联合PID控制算法,能控制PKRTD实现等速ARM。