柔性穿戴式上肢康复机器人关节运动控制研究

简介

针对传统康复机器人重量重、穿戴不便、运动柔顺性差等不足,基于轻量化、柔顺性、易穿戴和人体工学等设计原则,设计了一种柔性穿戴式上肢康复机器人。采用弹性布作为机器人基体,气动人工肌肉驱动的类拮抗式关节,实现了肘关节屈/伸及旋前/旋后运动。基于气动人工肌肉的力学特性模型,采用拉格朗日法建立了康复机器人的动力学模型。针对气动人工肌肉驱动的柔性系统易抖振、响应滞后的控制难点,设计了基于RBF神经网络的PID控制器;针对PID控制器初始参数依靠经验取值的问题,设计了模糊PID控制器以确定PID控制器的最优初始参数;最后通过仿真和实验研究对RBF-PID控制器的性能进行了验证,并与传统PID控制器进行了对比。结果表明RBF-PID控制器响应速度快,控制稳定性高,可实现该柔性康复机器人的稳定控制。