基于力阻抗模型的上肢康复机器人交互控制系统设计
2021-02-22董宇欣
计算机测量与控制 2021年1期
程 帆,董宇欣
(延安大学 物理与电子信息学院,陕西 延安 716000)
0 引言
当前上肢康复机器人训练模式主要有被动式和主动式两种,活动性训练分为强化训练和阻抗训练,是实现运动康复的主要方法之一[1]。积极锻炼的临床作用主要是维持肌肉的弹性和收缩力,机械地刺激肌肉受体,提高运动能力,增强心肺功能。常规主动训练主要有徒手训练和阻力训练[2]。医生在训练过程中,首先要根据患者的具体情况确定训练目标,然后指导患者完成指定动作。如有需要,医生应保护或帮助病人。抗阻培训主要通过人工或机械手段,医师需要根据病人的情况和自己的经验来确定阻力的大小,方向和频率。根据上肢阻抗参数,采集人体表面肌电信号,检测人体活动意图,控制机器人运动[3]。以往通过采集人体表面肌电信号检测人体运动意图估计,可用于控制上肢康复机器人,虽然生理学信号直接反映人体主动运动意图,但采集困难,信号受外界影响大,准确性差,学习成本高,直接使用困难;基于力/位置传感器的方法通过对人体上肢的主动力和运动进行检测,建立了上肢与机器人关节间的力矩映射模型,以判断人的活动意图。与生理信号相比,力/位置信号的采集更加可靠,但要通过人机系统动力学模型就可以获得人体的主动力,对于动力学建模和参数识别的要求很高,并且上肢患者在持续稳定地控制力量和动作时,所获得的信号也会引起震颤、停顿等异常现象。……
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