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下肢康复外骨骼机器人是最近比较热门的研究领域之一,它所涉及的领域非常广泛,包括机构学、人机工程学、控制理论、传感技术以及信号处理等诸多学科。本课题对人体下肢组成及其运动步态、下肢康复外骨骼机器人的结构设计及其助力控制策略展开了研究,具体研究内容如下： 阐述了脑卒中患病原理及康复机理,研究了人体下肢解剖学结构及其运动步态和方式。根据人体下肢以及各关节运动所需的自由度,设计了一款下肢康复外骨骼机器人,其中包括腰带的机构、腿杆及其调整部分的机构和踝关节与脚底板的机构,共3个关节,7个自由度。其中,髋关节3个自由度,膝关节1个自由度和踝关节3个自由度。为后续对外骨骼进行助力控制策略研究提供硬件支持。 对模糊控制与PID控制的基本原理进行了概述,并针对本课题建立了控制模型。利用MATLAB建立了模糊自适应PID控制器,并对建立的模糊自适应PID控制器与PID控制器进行分析。结合本课题提出利用针对位移与速度的双模糊自适应PID控制策略。 利用ADAMS与Proe建立人体穿戴下肢康复外骨骼机器人的简易虚拟样机。利用MATLAB与ADAMS建立联合控制系统,对人体在正常行走状态下的助力控制进行仿真。结果表明,该控制策略在人体正常行走状态下的助力效果比较明显,基本实现了助力功能。 该课题的研究目标是设计一款适合各种体型患者穿戴的下肢康复外骨骼机器人,该款康复外骨骼机器人要求结构简单,穿戴方便,且价格便宜,能够满足大多数脑卒中患者的康复需求。在控制策略方面的研究目标是达到对外骨骼机器人稳、准、快的助力控制效果,有效的帮助患者进行康复训练。