人手运动功能康复机器人控制方法的研究

admin · 发表于 2022-7-25 21:03:23

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雅宝题库解析：
本文研究了人手运动功能康复机器人的控制方法，该方法能够实现主动、被动、主动助力和抗阻康复模式。本文首先从人手康复训练系统的需求角度，提出了人手运动功能康复训练系统的组成方案，并在硬件上完成了具体的选型及系统的搭建。在软件上设计了相应的人手运动功能康复系统操作界面。针对所需实现的四种康复训练模式，本文研究了相应的控制方法。利用增量式PID控制方法实现了被动康复模式中所需的位置控制；运用阻抗控制策略和机械阻力补偿策略分别实现了主动康复模式下约束空间中反馈力的控制和自由空间中对机械阻力的补偿；通过对被动康复模式和主动康复模式的结合和切换，完成主动助力康复模式下，手指先主动运动到其目前能够运动到的最大范围，而后在设备助力下完成手指关节运动范围的任务；在抗阻康复模式下，采用PID控制策略，实现对康复机器人指尖输出力进行控制的目的。运用搭建好的人手运动功能康复训练系统，本文进行了控制系统的性能试验。实验结果表明：被动康复训练模式下，手指关节在对期望轨迹跟踪过程中，位置误差的最大值为1.8°；主动康复训练模式，自由空间中运用机械阻力补偿算法使指尖的输出力减少为无补偿控制时的三分之一；主动助力模式中，手指关节最大助力角度误差为0.6°；抗阻训练模式下，能够实现的手指指尖最大抗阻力误差为0.62 N。本文分析和改善了角度传感器性能，将角度传感器精度提高为原来的三倍，同时，还对康复系统中采用的力传感器进行了标定。在本文的最后部分对本文提出的控制策略，在进行主动康复模式与主动助力模式中的不足进行了探讨，同时提供未来改进工作的建议和想法。

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