题目：下肢康复机器人系统研究

摘     要 下肢康复机器人的主要作用是用于神经损伤而导致的行走功能障碍患者的运动康复训练。本文得到了国家自然基金―液压下肢辅助机理分析及应用基础研究‖的资助，文章针对下肢康复机器人的机械结构，样机轨迹规划，运动学和动力学，控制系统等关键性的问题进行了详细的分析和研究。 文章对人体下肢进行了相关分析，根据人体下肢的主要运动特点设计了 4 个自由度的下肢康复机器人，为了适应不同的病人使用，其腿部，骨盆，高度均可以实现调节，并且可以实现动态减重的结构设计。并且确定了驱动方案，确定了液压系统的各个参数，完成下肢康复机器人的元件选型。 文章根据临床 CGA 获得的人体髋关节和膝关节的角度值，使用 MATLAB 软件的拟合数据库用四种不同的拟合方法对髋关节和膝关节的角度进行了拟合，得出人体标准的髋关节和膝关节的角度值，根据这一曲线拟合，使用机器人的正运动学和逆运动学得到了根据不同的人体身高，不同的步长确定不同的机器人行走轨迹。 文章还对下肢康复机器人的运动学和动力学进行了相关分析，运动学分析中主要解决了执行器非对称液压缸的活塞位移，角速度，角加速度等相关的计算问题。动力学主要针对人体单腿，将人体单腿简化为两杆机构，使用了拉格朗日动力学建模求得了 文章对下肢康复机器人的控制系统的总体结构方案进行了讨论，对非对称液压缸进行了相关的建模。根据此建模采用了模糊 PID 的控制算法，并且搭建了实验平台，使用 LabWindows 软件编制的上位机界面，通过实验验证了控制算法，基本满足下肢康复训练的要求。